抽油機(jī)曲柄銷松動(dòng)原因分析

王秀文

摘 要：從制造方面分析了裝配不當(dāng)、安裝距離不正確、接觸不良等造成抽油機(jī)曲柄銷松動(dòng)的主要原因，對(duì)解決抽油機(jī)曲柄銷因松動(dòng)引起的失效具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：抽油機(jī) 曲柄銷 松動(dòng)

中圖分類號(hào)：TE933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0113-01

游梁式抽油機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，是目前乃至將來較長時(shí)間內(nèi)我國各油田最主要的采油設(shè)備。隨著各油田的開采工作相繼進(jìn)入中后期，開采難度也相應(yīng)加大，抽油機(jī)的工作條件惡化，因此抽油機(jī)事故也頻頻發(fā)生，而曲柄銷失效約占抽油機(jī)總事故的25%，造成的損失約占總損失的60%[1～2]。

曲柄銷是游梁式抽油機(jī)的關(guān)鍵零件，起連接曲柄與連桿，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。在游梁式抽油機(jī)中，曲柄銷聯(lián)接機(jī)構(gòu)大多采用如圖1所示的雙螺母擰緊與防松結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)比較適宜于工作載荷較平穩(wěn)的場合，用于有振動(dòng)（或振動(dòng)載荷）的場合時(shí)工作不十分可靠。若曲柄銷出現(xiàn)松動(dòng)、斷裂，甚至從錐套孔脫落，會(huì)造成游梁翻轉(zhuǎn)，連桿蹩彎，不僅嚴(yán)重?fù)p壞井口設(shè)備，甚至?xí)＜叭松戆踩?。因此，從制造方面?duì)造成抽油機(jī)曲柄銷松動(dòng)的原因進(jìn)行分析，采取相應(yīng)措施。對(duì)減少事故發(fā)生，延長易損件壽命具有現(xiàn)實(shí)意義，會(huì)給用戶帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。（如圖1）

1 裝配不當(dāng)

曲柄銷在左、右曲柄上裝配不當(dāng)會(huì)引起曲柄銷松動(dòng)。如果曲柄銷螺紋方向與左、右曲柄裝配不符，上反扣，抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于曲柄與曲柄銷鎖緊螺母端面產(chǎn)生反向摩擦力，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，鎖緊螺母會(huì)慢慢退出，很容易造成曲柄銷松動(dòng)。另外，曲柄銷與曲柄裝配時(shí)，因曲柄銷螺母的壓緊端面在曲柄上壓不平或擰緊力矩不夠，也會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)中的曲柄銷松動(dòng)。

曲柄銷在左、右曲柄上安裝的剪刀差（在左、右曲柄上與從動(dòng)軸配合孔和相應(yīng)兩曲柄銷孔中心平面的差值為剪刀差）如果超差，會(huì)引起連桿受力不勻，盡而對(duì)曲柄銷產(chǎn)生軸向分力，使曲柄銷鎖緊螺母松動(dòng)。

2 安裝距離不正確

兩連桿總長度和兩曲柄銷安裝橫向距離不正確會(huì)造成曲柄銷松動(dòng)。兩連桿上頭內(nèi)孔中心與連桿下頭底平面的距離，也就是兩連桿總長度，如果不等長，會(huì)影響連桿受力。如果差值過大，也會(huì)造成曲柄銷松動(dòng)。

左、右曲柄上安裝曲柄銷兩軸承處的橫向距離應(yīng)該等于橫梁兩端和連桿上頭連結(jié)的兩銷孔中心距，才能保證四連桿機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若前者的安裝距離大于后者的中心距，曲柄銷就會(huì)受到連桿向內(nèi)壓的一個(gè)分力，由于此力使曲柄銷和曲柄錐套接觸越來越緊，不會(huì)造成曲柄銷松動(dòng)；反之，若前者的安裝距離小于后者的中心距，曲柄銷就會(huì)受到連桿向外拉的一個(gè)分力，如圖2所示。

曲柄銷受到的連桿外拉分力為

F1=sinα×F

sinα=（L2-L1）/2L

式中：F為連桿受力；F1為連桿分力；L為連桿長度；L1為左、右曲柄上安裝曲柄銷兩軸承處的橫向距離；L2為橫梁兩端和連桿上頭連結(jié)的兩銷孔中心距尺寸。

由于連桿分力F1方向向外，就會(huì)對(duì)曲柄銷產(chǎn)生向外的拉力，致使曲柄銷松動(dòng)。

3 接觸不良

曲柄銷和錐套錐面接觸不良是造成曲柄銷松動(dòng)的主要原因。曲柄銷和錐套在加工中，如果錐度不符或錐面接觸面積不夠，相互配合表面加工粗糙度低，容易造成錐面接觸不良；特別是錐套屬薄壁零件，常規(guī)加工通常圓度達(dá)不到要求，三爪夾持容易出現(xiàn)變形，也造成錐面接觸不良。在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，曲柄銷承受交變載荷和扭矩作用，一般要求錐面一定要接觸良好，曲柄銷螺母鎖緊、牢靠。若曲柄銷和錐套的錐面接觸不好，二者錐面將發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使曲柄銷尾部螺紋受力很大，造成螺紋的變形引起螺母松動(dòng)和曲柄銷軸松動(dòng)、竄位，最終會(huì)導(dǎo)致曲柄銷螺母拔出，對(duì)整機(jī)運(yùn)行造成極大危害。

4 其他原因

當(dāng)然，造成抽油機(jī)曲柄銷松動(dòng)可能還有其他方面的原因，例如：受井況的影響，抽油機(jī)安裝存在的問題，使用人員操作不當(dāng)?shù)取＿@些都要根據(jù)產(chǎn)生問題的現(xiàn)狀，仔細(xì)分析，真正找出原因所在，才能采取相應(yīng)的措施。例如，在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，應(yīng)定期檢查曲柄銷的鎖緊螺母是否松動(dòng)，若松動(dòng)，應(yīng)立即擰緊。在調(diào)整沖程更換曲柄銷的軸孔位置時(shí)，仔細(xì)裝配，涂抹黃油，就是操作中，應(yīng)該經(jīng)常注意的問題。

5 結(jié)語

在機(jī)械加工中采取措施，提高曲柄銷與曲柄錐套配合錐面的制造質(zhì)量，就能預(yù)防和減少曲柄銷在運(yùn)行中的松動(dòng)。對(duì)防止曲柄銷斷裂、脫落等失效都有很大的作用，從而保證和提高了抽油機(jī)整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬衛(wèi)國，黃輝建，徐鐵鋼，等.抽油機(jī)曲柄銷總成接觸有限元分析[J].石油礦場機(jī)械，2011，40（12）：58-61.

[2] 王復(fù)東，陳軍，綦耀光.一種新的抽油機(jī)曲柄銷連接結(jié)構(gòu)[J].石油礦場機(jī)械，2010，39（3）：68-70.