并车传动箱带泵轴结构技术改造探索

刘社荣

（西部钻探工程公司玉门钻井公司，甘肃 酒泉 735000）

1 并车传动箱带泵轴存在的主要问题

通过对带泵轴离合器在现场或厂内多次修理问题的汇总分析，存在的主要问题如下。

（1）气胎离合器摩擦轮在正常作业中会出现不规则圆周运动。

（2）因轴承选型问题，气胎离合器轴承损坏频繁，故障多且检修难度大。

（3）轴承部位大量漏油。

（4）法兰盖螺栓易出现松动和断裂现象，导致摩擦轮出现偏磨和离合器分离不彻底。附泵轴总成如图1。

2 原因分析

2.1 并车传动箱工作原理

并车传动箱由4 根动力输入轴和3 根动力输出轴组成，动力由4 台柴油机组经液力偶合器传入，在并车传动箱内经过并车,动力分配传到3 个动力输出端，分别带动2 台

图1 带泵轴总成

F-1600 泵 及 绞 车。其动力分配，由箱内设在3#输入传动轴和1#泵传动轴的齿套式离合器来完成，若离合器挂合，则工作机构均可分配到功率，此为最常用的动力分配方式。4 个输入传动轴装有LT700×135 的气胎离合器，通过万向轴与液力偶合器相连，1#、2#泵传动轴的输出端装有2 套AVB800×250 的通风型气胎离合器，通过万向轴带动泵工作，控制2 台泵的工作。

2.2 带泵轴故障分析

（1）使用和管理原因。一是人员素质较低，目前各井队机房大量使用市场化用工，接触机械设备时间较短，操作技能维持在会操作的初级阶段。二是制度执行力度不够，应把对制度的执行纳入考核范围，奖善罚恶，奖罚分明，消除野蛮操作、执行好设备操作规程。三是保养不完善，近几年，由于钻井提速，设备负荷增大，岗位人员由于技能、态度以及其他因素的影响，往往没有落到实处，在保养问题上就挂了空档。四是修理技能低下，普遍的现象是在现场修理时，对拆卸方法掌握不够，不能准确的拆卸部件，多拆误拆的现象十分突出，在清洗、测量、装配时、螺栓扭矩大小都存在做的不好的现象。

（2）修理人员未对轴及轴承进行受力分析的原因。在实际工作中，后勤保障部门的修理人员往往是接到报修电话后在厂内进行修理方案的确认，经常忽视对并车传动箱带泵轴故障频发的原因分析，更未对其进行受力分析，所以没有找见问题的根本，对离合器未挂合之前、挂合中、完全挂合后的轴向、径向受力状态进行分析。

2.3 轴承选型的原因

原设备带泵离合器选用轴承为单列向心球轴承（GB/T276-1994）1000944，因其结构为整体式结构，所以故障后，无论现场还是厂内检修难度很大。

轴承故障原因：设备在使用中产生的振动较大，又因为单列向心球轴承扶正性能欠缺，从而使离合器和摩擦轮在运动过程中产生不规则圆周运动现象，造成轴承损坏加速；轴承长期高负荷运行，间隙变大，最终导致轴承失效。

2.4 漏油原因

通过多次对设备解体，漏油原因如下所析。

（1）润滑油喷淋管线采用2 根φ14mm 铜管线，回油孔直径只有φ8mm。

（2）轴承盖板上只有宽度d=20mm 回油槽一个部位，回油槽数量明显不满足实际使用。

（3）当轴承高温时造成（HG4-692-67）PG240×280×15油封失效。

2.5 摩擦轮出现偏磨和离合器分离不彻底原因

在厂内通过解体发现，原设备采用M20×2 普通螺栓，当处理工程事故或操作不当就会发生螺栓松动和断裂。因采用的M20×2 螺栓易断裂，根据出厂图纸技术要求，摩擦轮和摩擦片之间的间隙只有3mm,且摩擦片没有提供加工倒角的技术要求，因而分离时无法完全分离，同时会发生摩擦轮因自身重力而靠在摩擦片上产生偏磨。

3 结构改进

3.1 确定技术改造方案

本文只从修理技术角度阐述并车传动箱结构技术改造，其余原因不做赘述。对带泵轴结构和轴承易损坏原因分析，解决方案为选用新型号轴承。对轴承盖板进行扩孔、缩径和加宽回油槽改造。对摩擦轮连接螺栓采用J8.8 级M24×1.5高强度螺栓。同时对摩擦片进行倒角处理。

3.2 轴承选择

查《机械设计手册》知无内挡圈圆柱滚子轴承具有摩擦小、极限转速高、扶正性能好、并且轴承内圈可分离、便于拆装、易于检修等优点。查《轴承手册》知：1000944 单列向心球轴承结构参数为：d=220，D=300，B=38；NU2944 无内圈圆柱滚子轴承结构参数为：d=220，D=300，B=48，该轴承额定载荷为374kN，极限转速为1300r/min，完全满足并车传动箱输入转速。

3.3 轴承定位和漏油处理方式

（1）轴承定位。选用的NU2944 轴承无内档圈，其宽度为48mm，原轴承宽度为38mm，把原定位套厚度由45mm 加工至25mm 对轴承内轨进行定位，同时为避免轴承在运转过程中出现轴向窜动，加工10mm 外顶套对轴承外轨进行双面定位。

（2）轴承盖板回油孔部位改造。润滑油喷淋管线采用1根φ14mm 铜管线加喷嘴，回油孔直径扩大至φ12mm 回油孔孔径。

（3）对轴承盖板内部如图2 所示回油槽数量增加为4个，增大回油槽宽度至d=30mm；油封更换为骨架油封（HG4-692-67）PG240×280×18，如图2。

3.4 摩擦轮部位结构改进

摩擦轮法兰盖螺栓将M20×2 改为M24×1.5(J8.8)细螺纹螺栓，加强螺栓强度，添加平垫和弹簧垫后防止松动，使摩擦轮固定可靠，保持和带泵轴的同心度数据，防止偏磨现象；对每片摩擦片的接触面增加3mm 的倒角，更加方便分离；调整摩擦轮与摩擦片之间的间隙为5mm，保证其能够在摘开离合器时彻底分离，如图3。

图2 改造后的轴承盖板

图3 改造后带泵轴、离合器结构

4 技术改造后达到的效果

气胎离合器摩擦轮在运转过程中运转平稳，不规则圆周运动消除；选用NU2944 无内圈圆柱滚子轴承后，故障率大幅度下降，且无论在现场还是厂内，检修难度随之下降；对轴承盖板部位结构改造，漏油现象很少出现；摩擦轮连接螺栓采用J8.8 级M24×1.5 高强度螺栓，解决易松动和断裂问题，同时对摩擦片进行倒角处理和调整间隙后，摩擦轮出现偏磨和分离不彻底问题得到解决。

5 现场使用情况

对该型号带泵轴技术改造后，出现机械故障和漏油现象大幅度降低，并车传动箱运转平稳，实现技术改造目的。在此基础上，又陆续对其他5 部钻机的并车传动箱进行技术改造，收到良好效果。

6 结语

通过对并车传动箱带泵轴的技术改造，能够避免轴承拆卸、装配困难等问题，无论现场还是厂内，检修效率和能力都得以提升，使该设备能很好的满足钻井现场使用要求；同时全面改善设备运转附近环境污染和油料的浪费。