劉新村

摘要：減速箱是抽油機工作組中的重要部件。在現(xiàn)場運行過程中，由于外部惡劣的工作環(huán)境以及內(nèi)部一些因素的制約，使得減速箱內(nèi)部零件受到力、熱摩擦以及磨損等多種作用，運行狀態(tài)不斷變化，出現(xiàn)漏油、齒輪損壞、串軸和軸承損壞等現(xiàn)象。如果工作中減速箱總是出現(xiàn)問題卻不能及時找出其問題所在，將會大大地降低工作效率，甚至造成停產(chǎn)。為了確保減速箱工作正常，本文通過對減速箱經(jīng)常出現(xiàn)的問題的透徹分析和深入研究，提出了一些切實可行的處理減速箱故障的方案。

關(guān)鍵詞：抽油機;減速箱;故障診斷;振動

1前言

減速器故障診斷技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它在發(fā)現(xiàn)減速器早期故障、避免由減速器突然損壞引起重大事故和延長減速器的使用壽命等方面具有重要意義。減速器在運行過程中，內(nèi)部零件受到力、熱摩擦以及磨損等多種作用，運行狀態(tài)不斷變化，一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

2抽油機的故障形式

油田開采過程中，抽油機始終處于非常高的使用頻率下。目前，抽油機減速箱輸入、輸出軸的密封多使用橡膠密封件，在野外條件下，橡膠容易老化，加之磨損，密封件在短時間內(nèi)就會失效，造成減速箱滲漏油。抽油機在復(fù)合交變應(yīng)力的作用下，上端蓋壓緊螺絲松動，端蓋微量變形導(dǎo)致減速箱體上、下端面接合處密封不嚴(yán)，也是造成減速箱滲漏油的原因之一。減速箱滲漏油不僅造成設(shè)備的使用隱患，也造成環(huán)境的污染。

2.1漏油

減速箱經(jīng)常會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，常見的漏油方式有以下幾種：

（1）最常見的是主動、從動軸頭的密封處漏油，尤其是主動軸密封圈處漏油最為嚴(yán)重;

（2）減速箱合箱面處漏油;

（3）減速箱油窗、放油孔處漏油;

（4）減速箱箱體底部漏油。

2.2噪音/異響、振動

減速箱發(fā)生故障時往往伴隨著異常的噪音及劇烈的振動。這些故障大部分是由內(nèi)部的齒輪、軸系及軸承損壞導(dǎo)致。齒輪傳動是機械傳動中最重要的一類傳動，型式很多。齒輪傳動可做成半開式、開式和閉式。在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，且潤滑不良，因此，上述條件不好，齒輪也易磨損，故只適宜于低速傳動。當(dāng)齒輪的傳動裝有簡單的防護(hù)罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。它的上述條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。而汽車、航空發(fā)動機、化工機泵等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉的箱體內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動。它與開式或半開式齒輪傳動相比，潤滑及防護(hù)條件最好，多用于重要場合。

3 故障診斷

目前，用于故障診斷的方法很多。有振動的方法、紅外線、聲測量等，但仍以振動診斷方法為主。在機械故障診斷中，振動信號是最常見的檢測信號，直接對振動信號的時間歷程進(jìn)行分析和評估是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷最簡單和最直接的方法，特別是當(dāng)信號中含有簡諧信號、周期信號或短脈沖信號時更為有效。

3.1故障診斷的意義

為了保證設(shè)備的無故障正常運行需要采用一定的維修措施，其包括以下幾種類型：

（1）事后維修：即待事故發(fā)生后再進(jìn)行維修。

（2）定期維修：即按照設(shè)備工作的具體情況。人為的規(guī)定每隔一段時間進(jìn)行維修。

（3）預(yù)知維修：即對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，判斷其工作狀態(tài)是否正常，是否需要維修，給出故障發(fā)生的趨勢，并提出維護(hù)方案，這種維護(hù)方式的基礎(chǔ)就是故障診斷技術(shù)。

3.2 故障振動與故障判別

減速箱發(fā)生的故障不同，其對應(yīng)的振動信號也不同，所以減速箱各個元部件的非正常運行可以通過它們的振動波形及振動頻率反映出來，要利用這些振動特征進(jìn)行故障診斷，首先必須分離出這些振動中的主振動。

3.3 振動監(jiān)測與故障診斷

正常情況下，抽油機減速箱在運行過程中，由于受力的作用，齒輪嚙合傳動會產(chǎn)生一定的振動。當(dāng)齒輪或軸承損壞后，減速箱的振動發(fā)生改變，其振幅、頻率、速度及加速度等值均發(fā)生變化。

3.3.1齒輪損壞

當(dāng)發(fā)生齒輪輪齒折損、局部齒面磨損等局部異常情況時，會在高頻域產(chǎn)生脈沖振動。當(dāng)齒輪所有的輪齒均勻磨損時，齒側(cè)隙增加使振動加劇，產(chǎn)生沖擊振動，其振幅比其它振動人得多且具有幾乎相同的振平。減速箱某些特征測點處的振動響應(yīng)頻譜可作為某些故障診斷的依據(jù)。以下是齒輪的各類故障在頻域中的顯示，可作為故障診斷的參考：

（1）齒輪磨損時，嚙合頻率fm及其諧頻分量保持不變，但幅值大小會有所變化，高次頻率分量的幅值將明顯增大;

（2）齒廓變形或齒根有裂紋時，嚙合頻率fm幅值變大，其諧頻分量也增;

（3）齒輪出現(xiàn)斷齒時，由于斷齒間隔影響了與齒數(shù)有關(guān)的嚙合周期，從而影響了減速箱的固有頻率fo嚙合頻率fm及其頻率分量的變化;

（4）齒輪有角速度波動時.由于ω=2πf則出現(xiàn)調(diào)頻現(xiàn)象;

（5）齒圈偏心時，振幅增大，并出現(xiàn)與偏心有關(guān)的fo、fm高頻調(diào)幅信號;

（6）齒輪軸出現(xiàn)不平衡、對中性不好和松動等缺陷時，將出現(xiàn)固有頻率fo的低次頻波;

（7）齒輪有制造誤差時，將出現(xiàn)一個特定的轉(zhuǎn)頻諧波。

3.3.2軸承損壞

正常情況下，滾動軸承的振動時域波形有兩個特點：無沖擊，變化慢。當(dāng)軸承元件發(fā)生異常時，將產(chǎn)生沖擊脈沖：沖擊周期為基階故障特征頻率的倒數(shù)。脈沖的強度反映了撞擊的程度。通過檢測軸承內(nèi)滾子與滾道撞擊產(chǎn)生的振動，即可判斷軸承的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過對雙圓弧人字齒抽油機減速箱常見故障的分析探討，提出了以下幾點觀點：

（1）抽油機減速箱的常見故障有漏油、齒輪損壞、串軸和軸承損壞等;

（2）可利用抽油機減速箱的振動信號對其進(jìn)行實時監(jiān)測，其主振動包括諧波振動和脈沖振動;

（3）可對其振動信號進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)嚙合頻率fm、固有頻率 fo的幅植、諧頻分量等量的變化判斷減速箱出現(xiàn)的故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]張連山.關(guān)于《抽油機減速箱常見故障分析》的幾個問題.石油機械，1999，（2）.

[2] 郭東，蘇金洋，白雪明，錢強.抽油機減速箱常見故障分析.石油機械，1997，（4）.

[3] 錢錫銘，沈長興.減速箱故障振動的監(jiān)測與診斷.煤礦機電，1999（5）.

[4] 屈梁生.機械故障診斷學(xué).上?？萍汲霭嫔纾?986.

[5] 濮良貴.機械零件.高等教育出版社，1988.

[6] 何德芳編，失效分析與故障預(yù)防.北京：冶金工業(yè)出版社，1990.