石油钻井设备设计中公差配合的推荐选用

秦晓峰 (中原石油勘探局钻井三公司钻采设备厂,河南兰考475300)

石油钻井设备设计中公差配合的选用不能教条式照搬设计手册,而要根据设计对象的特殊性,从经济、耐用、便于维护保养和适应现场修理出发,灵活选用。笔者从事石油钻井设备设计工作多年,在公差配合选用方面积累了一定经验,现总结出来供同行参考。公差配合的选用并非一成不变,重要的是掌握公差配合的特点,根据设计对象的受力状况、工作环境等条件决定选取何种配合。

1 与轴的配合公差选用

1)链轮、齿轮、皮带轮、离合器摩擦轮轮毂、离合器连接轮毂、鼓形齿联轴器、万向轴连接法兰孔与轴的配合公差选用。当承受的载荷较大时,与轴的配合要求较严格,属过盈配合,并根据过盈配合量的大小,通常选用公差 H 7/p6、H 7/n6、P6-P8/k6、M 7/k6、H7/s6、P7/h7、S8/k6、H 7/t7、R8/k6。当承受的载荷较小时,属过渡配合,选用公差H8/k7。粗糙度要求:孔Ra3.2;轴Ra1.6。

2)油封轴套与轴的公差配合的选用。油封轴套在钻井设备设计中应用较为广泛,它与油封一起组成了密封系统,属易损件,起着保护传动轴轴颈的作用。油封轴套与轴的配合采用过渡配合时,一般选用公差H 7/k6、H 7/js6;油封轴套与轴的配合采用过盈配合时,一般选用公差H 7/n6;油封轴套与轴的配合采用间隙配合时,一般选用公差E8/k6、E8/n6、E8/m6;油封轴套外径选用公差h6或f6;套类装油封部位内孔选用公差H 8。

3)滚筒体与轴的配合公差选用。带键端的配合选用公差H 7/r6,不带键端的配合选用公差H 7/p6或带键端和不带键端的配合均选用公差H7/s6。

4)隔套 (或轴套)、轮毂 (或连接盘)、刹把轴孔与轴的配合公差选用。为方便拆装,隔套 (或轴套)与轴的配合通常采用间隙配合方式,选用公差E8/n6、E8/k6、E8/m6、E8/h6、G7/h6、H 7/g7、H 8/f8、F8/k6、H;刹把轴孔与轴的配合选用公差H 6/js5。

2 轴承的配合公差选用

2.1 滚动轴承的配合公差选用

石油钻井设备中使用了多种类型的专用轴承,常用的滚动轴承有调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承,使用过程中常见的损坏形式是轴颈磨损、轴承内孔磨损、轴承损坏等。

1)调心滚子轴承的配合公差 调心滚子轴承用于支承轴承时,与孔的配合选用公差G7,与轴的配合选用公差m6、p6、k6;或与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差m6、p6、n6、k6。通常采用与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差k6。调心滚子轴承用于空套旋转 (全用调心滚子轴承)时,与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差m6、h6、k6。通常采用与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差k6。调心滚子轴承用于空套旋转 (与圆柱滚子轴承配对使用)时,低速重载场合,如滚筒轴、中间轴、输入轴,与孔的配合选用公差K 7,与轴的配合选用公差h6;一般场合与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差h6。

2)圆柱滚子轴承的配合公差 圆柱滚子轴承用于支承轴承 (通常用于一个支承点,另一个支点为调心滚子轴承或圆锥滚子轴承)时,与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差k6。圆柱滚子轴承用于空套旋转 (与调心滚子轴承配对使用)时,低速重载场合与孔的配合选用公差K 7,与轴的配合选用公差h6;一般场合与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差h6。圆柱滚子轴承用于空套旋转(与深沟球轴承配对使用)时,与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差h6。

3)深沟球轴承的配合公差 一般配合时,与孔的配合选用公差H7,与轴的配合选用公差k6;较松配合时,与孔的配合选用公差H 7,与轴的配合选用公差h6。

4)圆锥滚子轴承的配合公差 与孔的配合选用公差G7,与轴的配合选用公差k6。5)推力球轴承的配合公差 与孔的配合选用公差F8,与轴的配合选用公差h6。6)粗糙度要求 孔Ra3.2,轴Ra0.8。

2.2 滑动轴承的配合公差选用

1)轴瓦与轴的配合公差 轴瓦与轴的配合选用公差H 7/f7、F9/f8,通常选用公差H 7/f7。

2)轴承座 (套)与铜轴瓦的配合公差 轴承座 (套)与铜轴瓦的配合选用公差H7/k6、H 7/u6、H 8/m7。

3)轴承座 (套)与钢轴瓦的配合公差 轴承座 (套)与钢轴瓦的配合选用公差H 7/js6。

3 键与轴、毂的配合公差选用

3.1 键的极限偏差

普通平键、导向平键宽度尺寸极限偏差h9,高度尺寸极限偏差h11;方键宽度及高度尺寸极限偏差h9;普通楔键及钩头楔键宽度尺寸极限偏差h9,高度 (大端)尺寸极限偏差h11;半圆键宽度尺寸极限偏差h9,高度尺寸极限偏差h11,直径极限偏差h11。

3.2 键槽的极限偏差

1)普通平键、导向平键、方键键槽的极限偏差 较松键联接时,轴H 9,毂D10;一般键联接时,轴N9,毂JS9;较紧键联接时,轴、毂P9。

2)普通楔键及钩头楔键键槽,轴、毂的极限偏差 普通楔键及钩头楔键键槽,轴、毂的极限偏差均为D10。

3)半圆键键槽的极限偏差 一般键联接时,轴N9,毂JS9;较紧键联接时,轴、毂P9。

4 其他零部件的配合公差选用

箱体 (或支撑墙板)与支承轴承座 (套)止口的配合选用公差H 7-H 9/f6-f9;刹车轮毂 (或刹车盘)与滚筒体连接止口的配合选用公差H7-H 8/f6-f8;摩擦轮 (或链轮)与轮毂 (或连接盘)止口的配合选用公差H 9/f8、H 7/f7、H7/h6,各型号摩擦毂外径公差选用h11;轴套固定,轴在轴套中须旋转时,配合选用公差H 9/e9(如立式换档机构或倒档机构);与万向轴连接的法兰外止口公差选用h7或f6(通常万向轴内止口公差H7)。