温升对石油装备用齿轮箱体的影响及对策.pdf

石油天然气学报2 0 1 2 年 5 月第 3 4 卷第 5 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y Ma y 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 N o ． 5 3 2 3 温 升对 石油装备 用齿轮箱体 的影响及对 策 赵 岗 中石化江汉石油管理局第四石油机械厂， 湖 北荆州4 3 4 0 2 4 [ 摘要] 重点 阐述 了石油装备用齿轮箱体 的过 热问题及 其危害 ，分析 了引起箱体 温升 的原 因机理 ，描述 了 过 热对齿轮箱体使用性 能的影响，并提 出 了降低 齿轮箱体 温升 的措施 ，为采 油一线 员工 对所用 齿轮箱 的 认 识和使 用提供 了参考依据 。 [ 关键 词]石油装备 ；齿轮 箱；温度 ；影响 [ 中图分类号]T E 9 2 4 ． 0 7 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 1 2 0 5 0 3 2 3 0 2 笔者曾对采油一线出现故障的2 o 个齿轮箱体进行统计。结果表明，有 1 0 个齿轮箱体出现冲击、噪 音 故 障 ， 占故 障 总数 的 5 O ；有 8个 齿轮 箱体 出现轴 承 过 热故 障 ， 占故 障 总数 的 4 0 ％ ；另 外 2个 为 其 他故障，占故障总数 的 1 O 。可见齿轮箱体过热故障比重相当高 。因此 ，在生产装配齿轮箱的过程中， 要对引起过热问题的原因机理进行充分的考虑 、分析 、控制Ⅲ。对于结构复杂 、箱体 内轴及啮合齿轮相 对较多的齿轮箱 ，装配工作相对困难 ，必须尽最大努力 ，避免过热 ，以避免繁杂的返工 。 1 引起齿轮箱体过热 的原因机理 从实践中来看 ，齿轮箱体发热主要集中在轴承的发热上 。当然 ，在传动 中相互啮合的齿面有相对滑 动 ，也会出现摩擦和生热 ，但这产生的热很少 ，可不予考虑 。那么引起轴承的发热原因有哪些呢笔者 认为主要有 以下几点。 1 ． 1 齿轮 箱冷 却润 滑 不佳 润滑对于轴承很重要，润滑剂可以帮助轴承降低摩擦阻力 、散热冷却 、吸振防锈。目前 ，石油装备 用齿 轮箱 常 见 的润滑 有脂 润 滑和 机油 润滑 。 齿轮箱的脂润滑 ，由于润滑脂 的量加入不足 ，储存润滑脂空间过小 ，使用过程中润滑脂的渗漏和杂 质 的侵入 ，使得轴承润滑条件变差 ，产生热量。 石油机械齿轮箱的机油润滑 ，考虑到转速高、载荷大的工作要求 ，普遍采用循环油喷油润滑，即在 箱体上加入油泵 ，把油加压通过油管送到各个需要冷却润滑的地方 。在使用过程 中，可能 由于油压不 够 、冷却流量少、冷却油嘴位置不合理 、回油通道过小引起机油冷却条件变差 ，导致轴承过热烧坏。 1 ． 2箱体 杂质 磨 损 ． 石油机械齿轮箱的润滑属于闭式润滑。在生产、装配的过程中可能密封性达不到要求 ，外界杂质颗 粒侵入到箱体内部 ，造成啮合齿轮的磨损 、运转轴承的磨损侵蚀、润滑油道的堵塞 。出． 现箱体杂质的现 象是普遍 的，我们对一线返修的齿轮箱进行拆卸时，时常要对箱体 内部各零件进行清洗 。 1 ． 3 轴 承 与轴及 箱 壳体 配合 过 紧 轴承 在 安装 的过 程 中 ，内圈 与轴 颈及 外 圈和外 壳孔 相 配合 ，轴 承 的内外 圈尺寸 较薄 ，容 易变形 。在 零件机加工时，可能使相互 配合的尺寸不合理 ，导致配合过紧现象。这时 ，轴承内圈产生弹性膨胀 ，外 圈产生收缩 ，从而使得轴承内部游隙变小 ，严重者 ，产生轴承抱死。过小的内部游隙和轴承运转发热膨 胀 产生 恶 性循 环 ，加 速轴 承 的抱死 烧坏 。 [ 收稿日期]2 0 1 20 3一 o 7 [ 作者简介]赵岗 1 9 6 3 一 ，男，1 9 8 3 年大学毕业，工程师，现从事石油企业管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 石油 机械 工程 2 0 1 2 年 5月 值 得一 提 的是 ，对 于深 沟球 一类 的可 以承 受轴 向压 力的 轴承 ，控 制合理 的预紧力 也是 必要 的 ，过大 的预 紧力 也可 导致 轴 承抱 死 、过热烧 坏 现象 。 1 ． 4齿 轮轴 受 力变形 引起 的应 力 对于齿轮传动，轴受力变形而引起的应力，可以从下面 2 个例子 中加 以阐述。 1 对 于 圆柱直 尺齿 轮 ，重载 啮合 时受 力 的影 响 ，两 齿 轮轴 会 发 生方 面弯 曲变 形 。两 啮 合 轴发 生 的 弯曲变形而产生的应力最终落在两端轴承上，此时轴承的受力情况变差 ，载荷变大产生热量 。 2 对于斜齿圆柱齿轮 、锥齿齿轮传动，都会产生轴向力 ，采用的深沟球轴承或者锥滚子轴承要承 担轴 向力 。过 大 的轴 向力会 让轴 承 过热烧 坏 。 2 温升对齿轮 箱体 的影响 温 升 过大对 齿 轮箱 的影 响是 不言 而喻 的 。温升危 害最 大 的是轴 承 的抱死 烧坏 ，轴 承 的抱死烧 坏 会导 致动力 的突然中断 ，破坏相关联的工作部件 ，容易产生极大的安全隐患 。在采油一线 ，因齿轮传动的突 然中断而引起的事故时有发生。温升导致齿轮箱体轴承的烧死是 困扰一线生产持续性最常见的问题之 一 。据统计 ，超过 5 O 9 ／ 6 的齿轮箱返修是由轴承问题引起的，由此产生的维修成本 、时间成本不可估量 。 温升也很容易影响到齿轮箱体的密封性 。箱体密封件 如密封圈受到温度的影响而膨胀变形 ，密 封性 能 大打 折扣 。密 封性 达不 到要 求 ，箱体 的润 滑冷 却油外 泄 渗漏 ，杂质 颗粒 容 易侵入 ，大 大影 响箱 体 的性 能 和使 用 寿命 。 温 升 过高 ，会 改变 润滑 油 的特性 。润 滑油 的寿命 与其 工作 温度 密切 相关 ，油 温越 高 ，油 的使 用 寿命 越短。经验告诉我们 ，当工作 油温超过 6 0 。 C以上后 ，每 增加 8 。C，油 的使 用寿命就会 减少一半 ，即 9 O ℃油的寿命是 6 O ℃油寿命的 1 0 左右 。随着温度的上升，轴承润滑油 的粘度会 随之降低 ，润滑油的 特性发生变化 ，进而增加润滑冷却件 的磨损。 3 降低齿轮 箱温升 的措施 降低齿轮箱温升主要是控制轴承的发热 。从设计制造和使用实践来看 ，措施有如下几点 。 3 ． 1优化 石油 机械 齿轮 箱 的设计 目前 ，一些大型、重要的石油齿轮箱大部分采用循环油喷油润滑。对于这类箱体的设计 ，要优化冷 却循 环通 道 合理 设定 轴承 冷却 油嘴 位置 ，增 加冷却 润 滑面 ；加 大油管 、回油通 道尺 寸 ，提 高润滑 液单 位 时间流 量 ，提高 润 滑效率 ；增设 泵 油 油 泵 压 力表 ，监 测控 制 油 泵 供 油 压力 。一 些小 型 、油脂 润滑 箱 体 ，则增 加 油脂 空问 尺寸 ，确保 有 足够 的油脂 对轴 承润 滑 。实践 证 明 ，通 过合理 的设 计 ，可 以预 防和 大 幅 降低轴 承 的温 升 。 3 ． 2齿 轮箱 的维 护 保养 大 多数 轴承 的损 坏是 由于 润滑 油过 脏或 温度 过高 ，对齿 轮箱 的维 护保 养 ，要做 到定 期检 查油 位 ，检 查 密封 件密 封性 能 ，定期更 换 润 滑 油 。减 少 外 部 粉尘 的侵 蚀 ，减 少 油 道 的堵 塞 。对 于齿 轮箱 的使 用 环 境 ，也 要讲 究 ，避免 暴 露野外 风 吹 日晒 。 3 ． 3齿轮 箱 的组装 维修 选择 轴承 的安 装很 讲究 ，错误 的安装 或者 安装 的度 没把握 好是 轴承 发热 的主 因之 一 。对齿 轮箱 的选 购 和 维修要选择 良好声誉 的厂家单位 ，这些厂家单位往往更具专业经验 ，能够更好把握轴承安装的力度和要 点 ，把返修 工作做 得更 细微 。 [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m