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(jī)減速器滾動(dòng)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的重要途徑，解決滾動(dòng)軸承的失效問題，增加減速箱的使用壽命。

抽油機(jī)；減速器；滾動(dòng)軸承；失效形式

一、抽油機(jī)減速器滾動(dòng)軸承的失效形式

從現(xiàn)場維修情況看，減速器滾動(dòng)軸承失效可分為兩大類：一是運(yùn)動(dòng)失效，表現(xiàn)為滾動(dòng)軸承無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)斷裂、剝落；二是精度失效，表現(xiàn)為滾動(dòng)軸承雖然還能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但已失去應(yīng)有的精度，只能報(bào)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，抽油機(jī)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(dòng)軸承失效，外部表現(xiàn)為點(diǎn)蝕和剝落。產(chǎn)生接觸疲勞失效的主要原因一是滾動(dòng)軸承幾何軸線不對(duì)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(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生徑向載荷使?jié)L動(dòng)軸承發(fā)生應(yīng)力變化而失效。

2.塑性變形失效

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

3.磨損失效

滾動(dòng)軸承內(nèi)外圈與滾動(dòng)體之間雖然主要表現(xiàn)為滾動(dòng)摩擦，但金屬表面存在接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使摩擦不可避免，使?jié)L動(dòng)軸承零件尺寸和形狀發(fā)生變化，間隙增大，運(yùn)動(dòng)精度降低，噪聲、振動(dòng)加劇，最終導(dǎo)致滾動(dòng)軸承失效。抽油機(jī)滾動(dòng)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(jìn)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(xì)槽痕或因壓潰而出現(xiàn)的麻點(diǎn)。粘著磨損是滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面金屬由于直接接觸使材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面產(chǎn)生磨損，表現(xiàn)為滾道、滾動(dòng)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(jī)負(fù)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(jī)在野外露天工作，水和其他雜質(zhì)極易進(jìn)入減速器箱體內(nèi)，使?jié)櫥推焚|(zhì)發(fā)生變化，在與滾動(dòng)軸承摩擦表面接觸時(shí)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(jìn)入滾動(dòng)軸承發(fā)生氧化磨損。

4.斷裂失效

抽油機(jī)減速器滾動(dòng)軸承外圈、滾動(dòng)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(jī)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(dòng)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(jī)工作時(shí)的交變應(yīng)力引起的滾動(dòng)軸承部件斷裂，其斷口為疲勞斷口；缺陷斷裂是由于滾動(dòng)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(shí)，就會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)缺陷斷裂。

5.游隙變化失效

滾動(dòng)軸承對(duì)游隙有嚴(yán)格要求，抽油機(jī)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(dòng)軸承失效。實(shí)際生產(chǎn)中抽油機(jī)減速器滾動(dòng)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(diǎn)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(jìn)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(jī)減速器滾動(dòng)軸承失效的分析方法

從外觀上可以判定滾動(dòng)軸承失效形式，但要確定誘發(fā)滾動(dòng)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(dòng)磨損、過載、外傷、有內(nèi)在裂紋和缺陷、裝配時(shí)遭錘擊、材質(zhì)問題等，因此探討滾動(dòng)軸承失效的分析方法是十分必要的。

1.了解抽油機(jī)和滾動(dòng)軸承的工作條件

（1）安裝部位和安裝情況。滾動(dòng)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(dòng)軸的彎曲變形、齒輪損傷、箱體缺陷等。此外不正確安裝如強(qiáng)力安裝、游隙太小等都可以引發(fā)滾動(dòng)軸承失效。

（2）載荷情況。了解油井運(yùn)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(dòng)軸承壽命與載荷P關(guān)系式進(jìn)行分析：L=（C/P）ε。

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

（4）周圍介質(zhì)情況。滾動(dòng)軸承對(duì)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(dòng)軸承要注意避免附加的損傷，用肉眼或放大鏡仔細(xì)觀察失效的形貌、部位、顏色，對(duì)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(dòng)軸承的安裝配合情況和實(shí)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(jī)減速器滾動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸承失效的具體措施，以保證抽油機(jī)減速器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、結(jié)語

由于工況惡劣，通過對(duì)油田用抽油機(jī)減速器滾動(dòng)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(duì)提高抽油機(jī)減速器的管理水平、修理水平，避免減速器的損壞很有意義。

TE933+.1

B

1671-0711（2016）06-0079-02