陈发祥1 李军1 贾少磊2 李通1
（1.徐州华东石油机械厂，江苏徐州 221008；2.石油大学（华东），山东东营 257061）
摘要：油田用双圆弧齿轮减速器是采油设备的核心部件，但在使用过程中常发生主动轴窜轴、轴承盖端面漏油、轴承碎裂等故障.直接影响采油生产。文章详细分析产生这些故障的原因，并根据实践经验提出在制造过程中应采取的预防措施，以提高采油设备的整体质量。
关键词：减速器；故障分析；预防措施
油田用双圆弧圆柱齿轮减速器使用过程中常发生主动轴窜轴、主动轴和从动轴承盖端面漏油、轴承碎裂等常见故障，现分析其产生原因，制定了预防措施，以提高采油设备的整体质量。
1 主动轴窜动
1.1原因分析
主动轴窜动故障是在减速器投入运行后很短时间内发生，该故障形成原因是在抽油机驴头提升与下降循环过程中，减速器的同一个齿上的2个齿面交替承载，目前，由于抽油机减速器均采用人字圆柱齿轮传动，因此，当同一传动级的两侧齿轮副的齿侧间隙不同时，主动轴和中间轴就会在交换承载齿面的瞬间发生轴向窜动，以自动将主动轴、中间轴的人字齿的轴向中性面调整至与从动轮人字齿的轴向中心相同位置，随着交换次数增多，两侧齿侧之间间隙差会逐渐增大，轴向窜动量亦增大，同时，若双圆弧齿形误差较大或齿面硬度低，也会加速齿面磨损，使减速器的双圆弧齿形会急剧改变，从而将双圆弧齿轮副啮合面之间的摩擦由滚动摩擦改为滑动摩擦，齿面会在短时间内发生急剧磨损，窜轴量也会在短时间内迅速增大。经分析，一是同一传动轴上的两侧齿面硬度差较大，造成两端齿面磨损速度不一致；二是齿形误差主要是同一齿的两齿面相对其本身的中心面不对称，导致同一轴上人字齿的两侧齿侧间隙不同；三是由于齿面硬度不足加速齿面磨损，窜轴量增大到一定程度后，导致减速器不能继续使用。
1.1预防措施
a）严格控制同一轴上左右两侧轮齿的硬度差，使同一级传动中两侧齿轮副齿面磨损速度接近，一般轴上两侧轮齿硬度差不宜超过HB10。同时应严格控制齿轮热处理硬度，齿轮设计时是以分度圆直径处的齿面硬度为设计计算模型，而制造过程中通常是以测量粗车轴的热处理表面硬度确定轴的硬度是否合格，易造成滚齿后的齿面实际硬度达不到设计要求，应将热处理工艺中硬度要求提高以使齿面硬度合格。
b）严格控制齿轮齿廓精度，减少齿形误差对装配中两侧齿侧间隙的影响，同时出厂前应严格控制同一级人字齿轮副中左右两侧齿侧间隙的差，经计算、试验对比，得出两侧齿侧间隙的差不宜超过0.05mm。以使减速器在双圆弧齿形完好的情况下，减少交换承载齿面时主动轴轴向滑动距离，降低齿面磨损速度。
双圆弧齿轮的齿廓是由滚刀齿形保证，因而双圆弧齿轮加工中，应对滚刀刃磨后的齿形进行周期检验，检查项目可只测量滚刀工作部分切削刃的齿形误差和刀齿前面径向性误差。刀齿前面的径向误差可在磨齿机上自检（逐件检查），计量室抽检；工作部分切削刃的齿形误差由投影仪进行定期（滚刀刃磨3次检验1次）检验，2项合格标准均采用JB3913.2—85中的A级滚刀要求。
c）利用过盈配合来传递扭距，轴与孔配合Z好选用H7/t6过盈配合，以避免齿轮键槽对称度误差、键槽侧面间隙在承载面改变时齿轮与轴之间发生转动，加大齿轮的轴向窜动距离。
d）严格进行出厂前均匀增加载荷试验，确保接触迹线达到长度方向90%、高度方向75%以上，达到SY/T5212《游梁式抽油机质量分等》标准中的优等品，增强初期齿面磨合，提高齿面耐磨性。
2 轴承盖端面漏油
2.1原因分析
抽油机减速器的外露轴头大多采用密封圈密封，它属于接触密封，缺点是在使用过程中，随着密封圈磨损量的增大，形成间隙，造成轴头密封处漏油。
2.2预防措施
a）有2组迷宫密封槽（如图1），内外迷宫密封槽之间有一回油槽，减少进入外侧迷宫密封处的油量。
1.内密封槽；2.回油槽；3.外密封槽；4.防尘圈；5.轴；6.轴承盖
图1 迷宫密封槽示意
b）轴颈与轴承盖内孔之间间隙应为0.3～0.5mm。
c）轴的密封部位表面粗糙度应较低，避免刀纹螺线对轴头密封性能的影响，Ra应小于1.6um。
d）轴承盖内侧迷宫密封槽Z低点加工一个缺口，使密封处大部分润滑油从此处流回减速器箱体内，减速器使用的润滑油越稠，回油槽越宽，应为10～15mm。
e）主动轴采用此结构时，在主动轴上的轴承内圈内侧应加一挡油环，其外径与轴承外圈内直径相近，以控制高速级齿轮啮合时飞溅进入轴承的油量适中。
3 轴承碎裂
1）原因分析 减速器轴承碎裂主要发生在主动轴轴承，一方面，主动轴窜动时，轴承内圈与滚子之间会产生轴向滑动，造成轴承内圈轴向窜动，使内侧轴承滚子先损坏；另一方面，是由于皮带轮质量不平衡，高速运转时，皮带轮不平衡，动量过大，造成该侧轴承碎裂。
2）预防措施 一是加大内圈与轴的过盈量，或在轴承内圈的外侧加挡环，使其不得发生轴向窜动；二是严格按标准对皮带轮进行静平衡试验，静平衡检查方法是在轮幅内侧，加磁铁平衡后再加与其等质量配重的方法，以消除皮带轮不平衡动量产生的循环载荷，减少轴承碎裂可能性。
来源：《石油矿场机械》2004年第2期
