游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要：油田游梁式抽油機(jī)使用維護(hù)規(guī)范中，規(guī)定抽油機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后（半年時(shí)間）需要對(duì)軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤(rùn)滑脂。針對(duì)游梁抽油機(jī)普通軸承需要定期高空作業(yè)進(jìn)行潤(rùn)滑脂注入、維護(hù)等，安全風(fēng)險(xiǎn)高、操作難度大。開(kāi)發(fā)應(yīng)用一種新型免維護(hù)、長(zhǎng)壽命的軸承及潤(rùn)滑技術(shù)。通過(guò)優(yōu)選與之適應(yīng)密封材料和潤(rùn)滑脂等多項(xiàng)工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了軸承性能的巨大提升，確保軸承內(nèi)防水防塵防潤(rùn)滑脂流失，滿足長(zhǎng)壽命運(yùn)行（>6年），大大減少抽油機(jī)維護(hù)工作量，提高了抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；軸承；密封；免維護(hù)；應(yīng)用

游梁抽油機(jī)是目前油田使用最多的一種機(jī)械采油設(shè)備,勝利油田游梁抽油機(jī)數(shù)量超過(guò)1.5萬(wàn)臺(tái)。游梁抽油機(jī)常年在戶外環(huán)境下連續(xù)工作，現(xiàn)場(chǎng)工況惡劣、溫差變化大（-40～45℃），灰塵、雨水、含鹽堿空氣等，其中配套注入通用鋰基潤(rùn)滑脂的常規(guī)軸承，因存在受力不均、偏磨、密封差漏脂等問(wèn)題，曲柄連桿及中央軸承出現(xiàn)斷裂、松動(dòng)、噪音大等故障，造成軸承及潤(rùn)滑系統(tǒng)維護(hù)周期短、故障率高、維護(hù)工作量大等問(wèn)題。主要原因：一是抽油機(jī)工況差、二是選用軸承的密封能力差、潤(rùn)滑脂質(zhì)量差、三是軸承維護(hù)、補(bǔ)充注脂不及時(shí)等，據(jù)近幾年統(tǒng)計(jì)，因軸承斷、脫、裂等事故占整個(gè)事故的10%左右。因此，在游梁式抽油機(jī)使用維護(hù)規(guī)范中，規(guī)定抽油機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后（半年時(shí)間）需要對(duì)軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤(rùn)滑脂。軸承潤(rùn)滑性能關(guān)系機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)保養(yǎng)成本、作業(yè)安全等，軸承潤(rùn)滑在機(jī)械設(shè)計(jì)中受到普遍關(guān)注。洛陽(yáng)LYC軸承有限公司針對(duì)某鋼廠有總長(zhǎng)約60km的帶式輸送線路，400余架輸送機(jī)、3000多支滾筒，現(xiàn)場(chǎng)工況惡劣，粉塵等異物較多，軸承潤(rùn)滑維護(hù)周期短且維護(hù)困難，軸承損耗率較高，設(shè)計(jì)了一種皮帶輸送機(jī)滾筒用免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)，軸承座采用上下剖分座體且?guī)в忻詫m式密封+骨架油封雙重密封的結(jié)構(gòu)，調(diào)心滾子軸承也有自身密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的目的。軸承年損耗量減少近50%，維護(hù)成本降低近70%。安徽華菱汽車(chē)有限公司針對(duì)商用車(chē)驅(qū)動(dòng)橋免維護(hù)輪轂軸承單元在使用中存在中間橋包的齒輪油流人軸承內(nèi)部，導(dǎo)致軸承單元早期失效的問(wèn)題，研究了免維護(hù)輪轂軸承單元中間密封結(jié)構(gòu)。如上所述，面臨高溫、高速、潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境和潤(rùn)滑操作空間有限的環(huán)境條件，如家電、電動(dòng)機(jī)、車(chē)輛、冶金、工程機(jī)械、輕工機(jī)械等領(lǐng)域，免維護(hù)軸承（或密封軸承）開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用。然而，油田用游梁式抽油機(jī)數(shù)量多，分布地域廣，露天運(yùn)行，無(wú)人值守，受大氣、季節(jié)影響大，探求免維護(hù)軸承在游梁式抽油機(jī)中的應(yīng)用十分必要。

1游梁抽油機(jī)軸承潤(rùn)滑現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前，游梁抽油機(jī)用軸承均采用的滾動(dòng)軸承，其中曲柄軸承一般采用調(diào)心滾子軸承，中軸承采用普通圓柱滾子軸承，其結(jié)構(gòu)是普通開(kāi)放式（無(wú)密封件）。例如，12型抽油機(jī)尾軸承為22326調(diào)心滾子軸承、曲柄軸承為22324調(diào)心滾子軸承，中軸承為NJ234圓柱滾子軸承。軸承裝在軸承座內(nèi)，安裝軸承總成時(shí)，向軸承座內(nèi)注入適量潤(rùn)滑脂，利用軸承座蓋進(jìn)行密封，如圖1所示為游梁抽油機(jī)中軸承及軸承座總成結(jié)構(gòu)圖。軸承工作性能和壽命不僅與其工作負(fù)荷有關(guān)，很大程度上主要取決于軸承結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑性能。然而，普通開(kāi)放式軸承的潤(rùn)滑很大程度上取決于總成中端蓋的密封性能，密封失效，潤(rùn)滑脂泄漏和污染，將加速軸承的磨損。因此，游梁式抽油機(jī)軸承潤(rùn)滑維護(hù)保養(yǎng)一般規(guī)定在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5000h后需要對(duì)軸承進(jìn)行維護(hù)和添加潤(rùn)滑脂。據(jù)勝利油田統(tǒng)計(jì)，每年每臺(tái)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)保養(yǎng)成本為0.52萬(wàn)元左右（含維修費(fèi)、材料費(fèi)、油料費(fèi)），其中軸承潤(rùn)滑保養(yǎng)成本占15%（含潤(rùn)滑油料費(fèi)與因軸承意外損壞導(dǎo)致的維修費(fèi)），同時(shí)，因軸承潤(rùn)滑不充分導(dǎo)致軸承早期失效占70%。隨著抽油機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，軸承因承載能力和材質(zhì)問(wèn)題出現(xiàn)的疲勞失效已不再是早期失效的主因。如果抽油機(jī)軸承失效的主要原因是潤(rùn)滑不充分，那么需要解決的問(wèn)題：一是加強(qiáng)潤(rùn)滑保養(yǎng)和監(jiān)測(cè)；二是創(chuàng)新軸承潤(rùn)滑密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。顯然，缺乏創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的軸承潤(rùn)滑，一味加強(qiáng)保養(yǎng)，一定程度上將大幅提高維護(hù)成本和人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

2游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文以12型游梁式抽油機(jī)中軸承改造為免維護(hù)密封軸承為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示，原中軸承總成設(shè)計(jì)包括支座、中軸、兩副軸承NJ234、軸承座、端蓋、B型油封等。本研究擬將原兩副軸承NJ234更換成免維護(hù)密封軸承，并保留端蓋、B型油封，避免大氣中塵土、遇水接觸軸承。

2.1免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)需要考慮的工況條件及主要工作參數(shù)

游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承適應(yīng)的工作環(huán)境及主要參數(shù)：（1）抽油機(jī)在戶外環(huán)境下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，且部分地處沿海等含鹽、堿較高工作環(huán)境，適應(yīng)溫度-40～45℃。（2）抽油機(jī)正常轉(zhuǎn)速在3～12次/6min，屬低轉(zhuǎn)速工作環(huán)境。（3）抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷一般在30～140kN，曲柄扭矩在9～105kN•m。（4）需要考慮抽油機(jī)可能中間停用較長(zhǎng)時(shí)間。

2.2免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)要求

針對(duì)抽油機(jī)用軸承故障率高、維護(hù)困難、維護(hù)成本高等問(wèn)題，提出一種免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求：（1）軸承總體要求免維護(hù)期在6年以上；（2）軸承和軸承座滿足自動(dòng)調(diào)心功能；（3）優(yōu)選適用該軸承工況的潤(rùn)滑脂，軸承滾道、保持架結(jié)構(gòu)有利于潤(rùn)滑脂的儲(chǔ)存，并不存死角；（4）軸承各部件的表面光潔度高，材料采用高性能軸承鋼和獨(dú)特的熱處理工藝提高鋼球提高軸承部件的抗磨能力；（5）保證密封可靠，既防止?jié)櫥孤┯直苊馔獠繅m土、油水滲入，提供更持久的潤(rùn)滑。

2.3免維護(hù)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了更加方便抽油機(jī)軸承改造，免維護(hù)密封軸承以原NU234軸承為原型進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。改造主要涉及軸承內(nèi)圈、保持架、橡膠密封圈等，旨在實(shí)現(xiàn)軸承潤(rùn)滑密封，設(shè)備存儲(chǔ)、工作時(shí)無(wú)需添加潤(rùn)滑。

2.3.1軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原NU234軸承為無(wú)擋邊坡形內(nèi)圈，不能與密封圈建立密封面，因此將軸承內(nèi)圈設(shè)計(jì)成圓柱型結(jié)構(gòu)，如圖2所示。內(nèi)圈的外圓柱面（密封面）表面粗糙度、材料及其熱處理復(fù)合免維護(hù)軸承設(shè)計(jì)。

2.3.2保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保持架又左右兩間構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3.3密封圈密封圈采用帶骨架的單唇形結(jié)構(gòu)，丁晴耐油橡膠材料，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3.4潤(rùn)滑脂選用3#復(fù)合鋰基高溫低速潤(rùn)滑脂（正開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂）

3游梁抽油機(jī)免維護(hù)軸承應(yīng)用效果

2007年，油田與專(zhuān)業(yè)軸承設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家合作，研制、開(kāi)發(fā)抽油機(jī)免維護(hù)軸承。并于當(dāng)年投入試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)近二年多的使用表明，研制的抽油機(jī)免維護(hù)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，具有良好的潤(rùn)滑、防護(hù)性能，經(jīng)油田技術(shù)檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行拆除的檢測(cè)，使用過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生異常磨損、漏脂等現(xiàn)象，滿足了該工況下使用要求。在試驗(yàn)的10臺(tái)抽油機(jī)井，已運(yùn)轉(zhuǎn)2年3個(gè)月，經(jīng)油田技術(shù)檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行拆除解剖檢測(cè)。一是內(nèi)圈、保持架、橡膠密封無(wú)磨損現(xiàn)象出現(xiàn)。二是應(yīng)用的新型潤(rùn)滑脂，760小時(shí)后，潤(rùn)滑脂經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)解剖、檢驗(yàn)，其錐入度、抗磨性、漏失量等低于10%。三是抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)溫度、電流等測(cè)試，與安裝前因數(shù)據(jù)相差無(wú)幾。游梁抽油機(jī)采用免維護(hù)軸承后，不僅徹底消除了軸承潤(rùn)滑維護(hù)工作帶來(lái)的高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、極大地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了采油工的工作條件。而且維護(hù)工作量的縮減(可減少年3多萬(wàn)次)，極大緩解了油田職工年齡老化帶來(lái)的用工緊張矛盾，大大降低了維護(hù)成本的支出。

4結(jié)語(yǔ)

免維護(hù)軸承作為游梁抽油機(jī)中的一種重要零部件,其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑技術(shù),從安裝到失效無(wú)需維護(hù)就能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，使抽油設(shè)備得到了升級(jí),并為用戶真正解決了游梁抽油機(jī)普通軸承“停機(jī)時(shí)間增加、維護(hù)成本高和存在環(huán)境污染”的問(wèn)題。下步，加快與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)發(fā)一種適應(yīng)該軸承的長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂（>6年）。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋浩嵐等，高速長(zhǎng)壽命密封軸承的設(shè)計(jì)[J]。洛陽(yáng)：軸承，2004年第8期.

[2]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]李春，梁亞文，抽油機(jī)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)用分析[J]，石油化工應(yīng)用，2009,28（4）:76-77,84.

作者：繆明才 范新冉 張曉璇 王賀 單位：中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司