液力偶合器減速箱輸出軸竄動(dòng)的研究解決

潘躍明 張吉平 李軍 王洪臣 羅輝

摘 要：石油鉆井機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間有：機(jī)械齒輪減速箱、液力變矩器減速箱和液力偶合器減速箱等幾種傳動(dòng)型式，齒輪減速箱減速比恒定，以其傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)、能有效防止過(guò)載等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在機(jī)械柴油機(jī)減速傳動(dòng)，網(wǎng)電電動(dòng)機(jī)組減速傳動(dòng)等領(lǐng)域，95%的井隊(duì)在使用。液力偶合器減速箱承擔(dān)著柴油機(jī)的功率平穩(wěn)輸出，又能防止外界負(fù)載過(guò)大對(duì)柴油機(jī)造成沖擊。液力偶合器減速箱由泵輪軸、渦輪軸、減速齒輪、輸出軸等主要部件組成。近期發(fā)生了多起液力偶合器減速箱輸出軸端蓋燒損的故障。通過(guò)拆解后發(fā)現(xiàn)，是輸出端鎖緊備帽松脫，導(dǎo)致輸出軸來(lái)回竄動(dòng)，造成軸承燒損，軸端蓋燒損、輸出軸報(bào)廢等情況。現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)動(dòng)這種情況柴油機(jī)無(wú)法正常使用，必須及時(shí)回廠修理，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)液力偶合器減速箱輸出軸鎖緊方式的研究，我們制定了一套解決方案，通過(guò)三種鎖緊螺母防脫工藝解決了這個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：液力偶合器;輸出軸;防脫

一、液力偶合器減速箱輸出軸技術(shù)現(xiàn)狀

液力偶合器是一種柔性的傳動(dòng)裝置，與普通的機(jī)械傳動(dòng)裝置相比，具有很多獨(dú)特之處：1、能消除沖擊和振動(dòng); 2、輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加;3、過(guò)載保護(hù)性能和起動(dòng)性能好，載荷過(guò)大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，不致造成動(dòng)力機(jī)的損壞;4、當(dāng)載荷減小時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速增加直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速，使傳遞扭矩趨于零。液力偶合器的傳動(dòng)效率等于輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速之比。一般液力偶合器傳動(dòng)效率可以達(dá)到95%以上。液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。液力偶合器的冷卻方式有風(fēng)冷和水冷。如將液力偶合器的油放空，液力偶合器就處于脫開(kāi)狀態(tài)，能起離合器的作用。但是液力耦合器也存在高效范圍較窄缺點(diǎn)。液力偶合器減速箱由泵輪軸、渦輪軸、減速齒輪、輸出軸等主要部件組成。柴油機(jī)動(dòng)力通過(guò)液力偶合器減速箱泵輪軸輸入，由泵輪渦輪之間液力傳動(dòng)油帶動(dòng)渦輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪軸與輸出軸同一軸線，通過(guò)二級(jí)減速齒輪，渦輪軸將動(dòng)力傳遞給輸出軸，輸出軸鎖緊備帽松動(dòng)后，輸出軸端會(huì)來(lái)回沖擊磨損渦輪軸端，發(fā)現(xiàn)不及時(shí)渦輪軸、軸承也將嚴(yán)重?fù)p壞，軸端磨損的金屬粉末被帶到各軸承表面，對(duì)各軸承造成不同程度的損壞。近期發(fā)生的多起液力偶合器減速箱輸出軸竄動(dòng)，通過(guò)拆解后發(fā)現(xiàn)，是輸出端鎖緊備帽松脫，導(dǎo)致輸出軸來(lái)回竄動(dòng)，造成軸承燒損，軸端蓋燒損、輸出軸報(bào)廢等情況。以往渦輪軸葉輪端軸承與泵輪殼體通過(guò)軸承裝配在一起，發(fā)生過(guò)數(shù)起軸承松動(dòng)造成泵輪渦輪葉輪碰在一起，發(fā)生嚴(yán)重事故。我們通過(guò)研究制定了三套防松措施，問(wèn)題得到解決。為此我們將以往的解決方案運(yùn)用到輸出軸的備帽防松上。

二、技術(shù)內(nèi)容

為減少液力偶合器減速箱輸入輸出軸竄動(dòng)的故障，提高工作時(shí)效，杜絕安全隱患。我們研究制定了三套解決方案。

1、加工防松螺母，防松鎖片。

2、在輸出端防松螺母緊固的螺紋處銑一道鍵槽，用于安裝防松鎖片

3、加工帶過(guò)盈量的防松螺母，安裝時(shí)對(duì)防松螺母加熱到120°安裝防松螺母。

三、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)目標(biāo)

3.1防止液力偶合器減速箱輸出軸竄動(dòng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1.1加工防松螺母，防松鎖片。

3.1.2在輸出端防松螺母緊固的螺紋處銑一道鍵槽，用于安裝防松鎖片。

3.1.3加工帶過(guò)盈量的防松螺母，安裝時(shí)對(duì)防松螺母加熱到120°安裝防松螺母。

四、應(yīng)用及效益分析

4.1應(yīng)用情況

2018年我們通過(guò)多起液力偶合器故障，研究制定了三套措施，經(jīng)過(guò)維修過(guò)的液力偶合器故障率大大降低，問(wèn)題得到解決。2019年我們將對(duì)液力偶合器輸入輸出端鎖緊螺母均采用這三套防松措施。

4.2社會(huì)效益

液力偶合器減速箱故障率大大降低，職工的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕了、提高了工作時(shí)效，消除了安全隱患，社會(huì)效益明顯。

4.3經(jīng)濟(jì)效益分析

4.3.1定制防松螺母、防松鎖片、輸出軸上銑鍵槽加工成本共3000元，使用壽命5年，每年費(fèi)用為600元。

4.3.2公司有30支鉆井隊(duì)伍，每年避免發(fā)生10起液力偶合器減速箱輸出軸竄動(dòng)故障，減少一次液力偶合器減速箱的修理就能節(jié)約修理費(fèi)3萬(wàn)元。年避免修理費(fèi)用為10*3=30萬(wàn)元

4.3.3時(shí)效分析，每年減少10起液力偶合器減速箱輸出軸竄動(dòng)故障，修理一次此類(lèi)故障，至少損失1天時(shí)間，按鉆機(jī)時(shí)效計(jì)算，每部鉆機(jī)日費(fèi)平均為80000元。日費(fèi)可避免10*8=80萬(wàn)

公司年可避免=80+30-0.6=109.4萬(wàn)元。

五、結(jié)論

通過(guò)三套防松措施的實(shí)施，制作成本低，實(shí)施方便有效，可有效避免柴油機(jī)液力偶合器減速箱輸入輸出端鎖緊螺母松動(dòng)，造成軸向竄到的問(wèn)題，避免了液力偶合器故障的發(fā)生，提高了設(shè)備本質(zhì)化安全，具有廣闊的市場(chǎng)前景。