淺談抽油機(jī)井皮帶延長使用壽命的綜合方法

楊世偉

摘要：抽油機(jī)井是通過皮帶將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量傳遞給減速箱的，目前井上所用的皮帶型號(hào)很多，質(zhì)量也不盡相同。在油井長期的生產(chǎn)過程中，皮帶由于受到疲勞磨損會(huì)發(fā)生斷裂，當(dāng)皮帶發(fā)生斷裂后，若能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，通過工人加換皮帶后恢復(fù)油井生產(chǎn)最快也要1個(gè)小時(shí)，若是夜間發(fā)生斷皮帶，那需要的時(shí)間就更長了。如何能夠延長皮帶的使用壽命，盡量減少皮帶更換的次數(shù)。本文即針對延長抽油機(jī)井皮帶使用壽命的綜合方法展開了一定的研究和探討。

關(guān)鍵詞：皮帶;使用壽命;綜合方法

1. 帶傳動(dòng)

由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的傳動(dòng)帶所組成。由于帶被張緊，使帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生正壓力。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠帶與帶輪接觸面間的摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

1.1 帶傳動(dòng)的主要類型和特點(diǎn)

傳動(dòng)帶按工作原理的不同可分為摩擦型傳動(dòng)帶和嚙合型傳動(dòng)帶。摩擦型傳動(dòng)帶按帶的橫截面形狀，可分為平帶、V帶和特殊截面帶。同步齒形帶，屬于嚙合型傳動(dòng)帶，帶的工作面制有橫向齒，與有相應(yīng)齒的帶輪作嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，具有鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但制造和安裝要求較高。如拖拉機(jī)、坦克等的履帶。

1.1.1 特點(diǎn)：

在一般機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最為廣泛的是V帶傳動(dòng)。V帶的橫截面呈等腰梯形，傳動(dòng)時(shí)，以兩側(cè)為工作面，但V帶與輪槽槽底不接觸。在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，這是V帶傳動(dòng)性能上的最大優(yōu)點(diǎn)。

V帶的工作面

1.1.2 V帶的橫剖面結(jié)構(gòu)：

常見V帶的橫剖面結(jié)構(gòu)由包布、頂膠、抗拉體、底膠等部分組成，按抗拉體結(jié)構(gòu)可分為繩芯V帶和簾布芯V帶兩種。簾布芯V帶，制造方便，抗拉強(qiáng)度好;繩芯V帶柔韌性好，抗彎強(qiáng)度高，適用于轉(zhuǎn)速較高，載荷不大和帶輪直徑較小的場合。

1.2 帶傳動(dòng)工作情況的分析

1.2.1受力分析

1.初始拉力（張緊力）F0，

2.工作時(shí)，n1為主動(dòng)邊，拉力加大至F1，緊邊。

另一邊為松邊，拉力減少至F2，

緊邊拉力增量=松邊拉力減量，

3.有效拉力Fe = Ff，F(xiàn)f為帶輪沿接觸弧皮帶輪間摩擦力總和。

1.2.2 帶傳動(dòng)的最大有效拉力及其影響因素

當(dāng)帶有打滑趨勢時(shí)，摩擦力達(dá)到極限值，這時(shí)帶的緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系為：

（1） —— 柔韌體摩擦的基本公式

（2） ?→ ，

（3） ?→ ，

三公式聯(lián)解后得到：

最大有效拉力Fec與三個(gè)因數(shù)有關(guān)：初拉力，包角，摩擦系數(shù)。

1.2.3 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析

1.拉應(yīng)力：

緊邊：，

松邊：;

2.彎曲應(yīng)力：

發(fā)生在繞過帶輪處，

;

E：為彈性模數(shù)，

h：為帶高，

D：為彎曲直徑。

為避免彎曲應(yīng)力過大，帶輪直徑不能太小，規(guī)定值p143。

3.離心應(yīng)力：，q為單位長度質(zhì)量，㎏/m。離心應(yīng)力作用在帶全長上。

4.最大應(yīng)力：，發(fā)生在帶的緊邊開始繞上小帶輪處。

當(dāng)應(yīng)力較大和應(yīng)力變化頻率較高時(shí)，帶將容易產(chǎn)生疲勞損壞，局部產(chǎn)生疲勞裂紋，然后脫層、松散以至斷裂，使帶傳動(dòng)失效，從而限制了帶的使用壽命。

由上述分析可知，帶傳動(dòng)的主要失效形式為過載引起的帶在帶輪面上的打滑和應(yīng)力變化引起的帶的疲勞損壞。

2. 延長皮帶壽命的綜合方法

2.1加強(qiáng)提高皮帶性能的研究和產(chǎn)品質(zhì)量控制

要進(jìn)一步優(yōu)化皮帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配方設(shè)計(jì)，以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。V帶要繼續(xù)推廣聚酯線繩化，提高使用壽命和傳動(dòng)效率。要加大熱塑性彈性體的開發(fā)和應(yīng)用。

2.2 探索皮帶的最佳工作狀態(tài)

2.2.1 防止皮帶偏磨

當(dāng)皮帶的工作面與皮帶輪接觸面共面時(shí)，皮帶上的應(yīng)力是分散分布的，但是如果兩個(gè)面存在夾角，就會(huì)在某些區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而加速皮帶磨損。

為了防止皮帶偏磨，我們需要調(diào)節(jié)四點(diǎn)一線。四點(diǎn)一線的概念就是從減速箱皮帶輪、電動(dòng)機(jī)輪緣拉一條線通過兩軸中心，這四點(diǎn)在一條直線上叫做四點(diǎn)一線。四點(diǎn)不一線就會(huì)造成皮帶偏磨。另外，也要注意皮帶輪和皮帶的型號(hào)的匹配問題。

2.2.2 調(diào)節(jié)皮帶松緊適度

調(diào)節(jié)皮帶的松緊適度是延長皮帶使用壽命的有效手段，也是對抗雨季易斷皮帶的一個(gè)行之有效的辦法。

皮帶過緊——會(huì)使其拉長或變形從而縮短皮帶的使用壽命

皮帶松弛——造成皮帶輪與皮帶之間打滑、干磨甚至燒毀皮帶

傳統(tǒng)的判斷皮帶的松緊度的方法：用手下按，按下1、2手指為合格，或者用手翻皮帶，能將背面翻上且松手后即恢復(fù)原狀態(tài)為合格。此方法簡便，但是需要有足夠的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。為了將皮帶的松緊度量化，從而使現(xiàn)場工人更好的把握皮帶松緊適度的標(biāo)準(zhǔn)，建議推廣應(yīng)用皮帶張力儀。

2.2.3 皮帶與采油工程常規(guī)工作

（A）皮帶與平衡率：

游梁式抽油機(jī)是一種變形的四連桿機(jī)構(gòu)，其整機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷.對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷的工作。

在平衡率為100%時(shí)，電機(jī)提供的動(dòng)力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦阻力，平衡率越低，則需要電機(jī)提供的動(dòng)力越大，與此同時(shí)皮帶所承受的載荷也隨之增大。

（B）皮帶與熱洗

井下原油流入井筒后，在從井底上升到井口的流動(dòng)過程中隨著溫度壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶析出。隨著溫度的進(jìn)一步降低，石蠟不斷析出，其結(jié)晶便長大聚集和沉積在管壁上，即出現(xiàn)了結(jié)蠟現(xiàn)象。

結(jié)蠟的危害：油井結(jié)蠟，增加抽油桿運(yùn)動(dòng)阻力及油流的沿程摩阻，加大油井負(fù)荷，即增大的皮帶的負(fù)荷，縮短了皮帶的使用壽命。

為了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，節(jié)約降耗，要發(fā)展皮帶的修補(bǔ)和翻新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]2010年我國膠帶市場需求預(yù)測及發(fā)展建議

[3]中國傳動(dòng)帶技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展 吳貽珍

（作者單位：中油遼河油田公司曙光采油廠采油作業(yè)六區(qū)）