抽油機減速器滾動軸承失效形式及分析

許 峰

（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

抽油機減速器滾動軸承失效形式及分析

許 峰

（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

介紹了提高抽油機運轉(zhuǎn)效率的重要途徑，解決滾動軸承的失效問題，增加減速箱的使用壽命。

抽油機；減速器；滾動軸承；失效形式

一、抽油機減速器滾動軸承的失效形式

從現(xiàn)場維修情況看，減速器滾動軸承失效可分為兩大類：一是運動失效，表現(xiàn)為滾動軸承無法正常運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)斷裂、剝落；二是精度失效，表現(xiàn)為滾動軸承雖然還能繼續(xù)運轉(zhuǎn)，但已失去應(yīng)有的精度，只能報廢。分析起來失效的形式主要有以下幾種：

1.接觸疲勞失效

抽油機運轉(zhuǎn)時，抽油機在交變應(yīng)力的條件下工作，經(jīng)過一定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，零件表面出現(xiàn)金屬疲勞現(xiàn)象而使?jié)L動軸承失效，外部表現(xiàn)為點蝕和剝落。產(chǎn)生接觸疲勞失效的主要原因一是滾動軸承幾何軸線不對中，導(dǎo)致局部應(yīng)力增加而失效；二是減速器中的斜齒輪(人字齒輪)運動中產(chǎn)生徑向載荷使?jié)L動軸承發(fā)生應(yīng)力變化而失效。

2.塑性變形失效

抽油機運轉(zhuǎn)過程中在驢頭上下死點產(chǎn)生沖擊載荷，使?jié)L動軸承內(nèi)外圓與滾動體的接觸處產(chǎn)生塑性變形——壓痕．壓痕的出現(xiàn)使?jié)L動軸承振動和噪聲增大，溫度升高，磨損加劇，運轉(zhuǎn)精度降低，導(dǎo)致滾動軸承失效。另外不正確的安裝也能使?jié)L動軸承零件產(chǎn)生塑性變形損壞。

3.磨損失效

滾動軸承內(nèi)外圈與滾動體之間雖然主要表現(xiàn)為滾動摩擦，但金屬表面存在接觸和相對運動，使摩擦不可避免，使?jié)L動軸承零件尺寸和形狀發(fā)生變化，間隙增大，運動精度降低，噪聲、振動加劇，最終導(dǎo)致滾動軸承失效。抽油機滾動軸承的磨損失效主要有4種原因：磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損。磨料磨損是由于外界硬質(zhì)磨料(如潤滑油中的雜質(zhì))或碎裂的金屬(如齒輪剝落物)進入軸承滾道引起的磨損，表現(xiàn)為磨損表面有被磨粒摩擦留下的細槽痕或因壓潰而出現(xiàn)的麻點。粘著磨損是滾動軸承運動中作相對運動的表面金屬由于直接接觸使材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面產(chǎn)生磨損，表現(xiàn)為滾道、滾動體表面可看到金屬粘著的痕跡，嚴(yán)重的黏著磨損(膠合和咬死)導(dǎo)致抽油機負載加大，能耗上升，甚至無法工作。黏著磨損的主要原因是潤滑不良、局部過熱。腐蝕磨損是由于抽油機在野外露天工作，水和其他雜質(zhì)極易進入減速器箱體內(nèi)，使?jié)櫥推焚|(zhì)發(fā)生變化，在與滾動軸承摩擦表面接觸時發(fā)生化學(xué)，引起摩擦，產(chǎn)生腐蝕磨損，比較常見的是由于水進入滾動軸承發(fā)生氧化磨損。

4.斷裂失效

抽油機減速器滾動軸承外圈、滾動體和保持架在一定條件下都可能出現(xiàn)危害性很大的斷裂失效，由于產(chǎn)生原因不同可分為3種：過載斷裂、疲勞斷裂、缺陷斷裂。過載斷裂是抽油機工況突然發(fā)生變化，如抽油泵夾砂、油井結(jié)蠟，光桿偏磨等，外加載荷過大，引起滾動軸承零件斷裂失效，其斷口為一次性斷裂白口；疲勞斷裂是抽油機工作時的交變應(yīng)力引起的滾動軸承部件斷裂，其斷口為疲勞斷口；缺陷斷裂是由于滾動軸承零件的材料存在內(nèi)在質(zhì)量問題，如夾雜物、裂紋和熱處理缺陷時，就會在運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)缺陷斷裂。

5.游隙變化失效

滾動軸承對游隙有嚴(yán)格要求，抽油機工況惡劣，溫度變化大，金屬膨脹不均勻或金屬組織不穩(wěn)定，使零件尺寸變化，引起游隙增大或減小(甚至咬死)，產(chǎn)生滾動軸承失效。實際生產(chǎn)中抽油機減速器滾動軸承的失效往往不是單一的形式，而是某幾種失效形式的復(fù)合和轉(zhuǎn)化，例如點蝕和腐蝕都可引發(fā)剝落失效，磨損可引發(fā)游隙變化失效等，因此必須進行全面地觀察分析，才能找出誘發(fā)失效的直接原因。

二、抽油機減速器滾動軸承失效的分析方法

從外觀上可以判定滾動軸承失效形式，但要確定誘發(fā)滾動軸承失效的確鑿原因就非常困難了，例如軸承內(nèi)圈斷裂失效的原因可能有配合太緊、裝配面形狀誤差太大、軸承座變形、微動磨損、過載、外傷、有內(nèi)在裂紋和缺陷、裝配時遭錘擊、材質(zhì)問題等，因此探討滾動軸承失效的分析方法是十分必要的。

1.了解抽油機和滾動軸承的工作條件

（1）安裝部位和安裝情況。滾動軸承失效很多是其它零件影響的結(jié)果，因此需要分析相關(guān)零件的變化，如傳動軸的彎曲變形、齒輪損傷、箱體缺陷等。此外不正確安裝如強力安裝、游隙太小等都可以引發(fā)滾動軸承失效。

（2）載荷情況。了解油井運行中是否出現(xiàn)過載，載荷大小、方向是否出現(xiàn)變化，按照滾動軸承壽命與載荷P關(guān)系式進行分析：L=（C/P）ε。

（3）潤滑情況。分析滾動軸承的潤滑方法、潤滑劑和密封。CY JY 10—3—37HB型抽油機減速器使用寒區(qū)抽油機齒輪油，換油周期一般為6個月。換油不當(dāng)，密封不嚴(yán)，都會產(chǎn)生磨損失效和點蝕失效。

（4）周圍介質(zhì)情況。滾動軸承對周圍的介質(zhì)，如潮濕的空氣、酸堿物質(zhì)、粉塵和其他有害氣體非常敏感，容易引起磨損和腐蝕。

2.外觀觀察與測量

拆除失效的滾動軸承要注意避免附加的損傷，用肉眼或放大鏡仔細觀察失效的形貌、部位、顏色，對照以上的特征，可初步判定失效的形式，再測量幾何尺寸，推斷滾動軸承的安裝配合情況和實際的工作溫度、金屬組織的穩(wěn)定性。

3.綜合分析和結(jié)論

通過以上步驟掌握了抽油機減速器滾動軸承失效的全面資料，經(jīng)過綜合分析和推斷，可以最終確定失效形式，找出誘發(fā)滾動軸承失效的主要原因和影響因素，從而使失效分析有了比較正確的結(jié)論，提出防止?jié)L動軸承失效的具體措施，以保證抽油機減速器的正常運轉(zhuǎn)。

三、結(jié)語

由于工況惡劣，通過對油田用抽油機減速器滾動軸承失效形式的綜合分析，掌握科學(xué)的分析方法，得出正確的結(jié)論，對提高抽油機減速器的管理水平、修理水平，避免減速器的損壞很有意義。

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1671-0711（2016）06-0079-02