浅谈抽油机井皮带延长使用寿命的综合方法

杨世伟

摘要：抽油机井是通过皮带将电动机产生的能量传递给减速箱的，目前井上所用的皮带型号很多，质量也不尽相同。在油井长期的生产过程中，皮带由于受到疲劳磨损会发生断裂，当皮带发生断裂后，若能及时发现，通过工人加换皮带后恢复油井生产最快也要1个小时，若是夜间发生断皮带，那需要的时间就更长了。如何能够延长皮带的使用寿命，尽量减少皮带更换的次数。本文即针对延长抽油机井皮带使用寿命的综合方法展开了一定的研究和探讨。

关键词：皮带;使用寿命;综合方法

1. 带传动

由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的传动带所组成。由于带被张紧，使带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与带轮接触面间的摩擦力带动从动轮一起转动，并传递一定的运动和动力。

1.1 带传动的主要类型和特点

传动带按工作原理的不同可分为摩擦型传动带和啮合型传动带。摩擦型传动带按带的横截面形状，可分为平带、V带和特殊截面带。同步齿形带，属于啮合型传动带，带的工作面制有横向齿，与有相应齿的带轮作啮合传动，传动比较准确，具有链传动的优点，但制造和安装要求较高。如拖拉机、坦克等的履带。

1.1.1 特点：

在一般机械传动中，应用最为广泛的是V带传动。V带的横截面呈等腰梯形，传动时，以两侧为工作面，但V带与轮槽槽底不接触。在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，这是V带传动性能上的最大优点。

V带的工作面

1.1.2 V带的横剖面结构：

常见V带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底胶等部分组成，按抗拉体结构可分为绳芯V带和帘布芯V带两种。帘布芯V带，制造方便，抗拉强度好;绳芯V带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合。

1.2 带传动工作情况的分析

1.2.1受力分析

1.初始拉力（张紧力）F0，

2.工作时，n1为主动边，拉力加大至F1，紧边。

另一边为松边，拉力减少至F2，

紧边拉力增量=松边拉力减量，

3.有效拉力Fe = Ff，Ff为带轮沿接触弧皮带轮间摩擦力总和。

1.2.2 带传动的最大有效拉力及其影响因素

当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，这时带的紧边拉力与松边拉力的关系为：

（1） —— 柔韧体摩擦的基本公式

（2）  → ，

（3）  → ，

三公式联解后得到：

最大有效拉力Fec与三个因数有关：初拉力，包角，摩擦系数。

1.2.3 带传动的应力分析

1.拉应力：

紧边：，

松边：;

2.弯曲应力：

发生在绕过带轮处，

;

E：为弹性模数，

h：为带高，

D：为弯曲直径。

为避免弯曲应力过大，带轮直径不能太小，规定值p143。

3.离心应力：，q为单位长度质量，㎏/m。离心应力作用在带全长上。

4.最大应力：，发生在带的紧边开始绕上小带轮处。

当应力较大和应力变化频率较高时，带将容易产生疲劳损坏，局部产生疲劳裂纹，然后脱层、松散以至断裂，使带传动失效，从而限制了带的使用寿命。

由上述分析可知，带传动的主要失效形式为过载引起的带在带轮面上的打滑和应力变化引起的带的疲劳损坏。

2. 延长皮带寿命的综合方法

2.1加强提高皮带性能的研究和产品质量控制

要进一步优化皮带的结构设计和配方设计，以尽可能小的资源消耗和环境成本，获得尽可能大的经济效益和社会效益。V带要继续推广聚酯线绳化，提高使用寿命和传动效率。要加大热塑性弹性体的开发和应用。

2.2 探索皮带的最佳工作状态

2.2.1 防止皮带偏磨

当皮带的工作面与皮带轮接触面共面时，皮带上的应力是分散分布的，但是如果两个面存在夹角，就会在某些区域产生应力集中，从而加速皮带磨损。

为了防止皮带偏磨，我们需要调节四点一线。四点一线的概念就是从减速箱皮带轮、电动机轮缘拉一条线通过两轴中心，这四点在一条直线上叫做四点一线。四点不一线就会造成皮带偏磨。另外，也要注意皮带轮和皮带的型号的匹配问题。

2.2.2 调节皮带松紧适度

调节皮带的松紧适度是延长皮带使用寿命的有效手段，也是对抗雨季易断皮带的一个行之有效的办法。

皮带过紧——会使其拉长或变形从而缩短皮带的使用寿命

皮带松弛——造成皮带轮与皮带之间打滑、干磨甚至烧毁皮带

传统的判断皮带的松紧度的方法：用手下按，按下1、2手指为合格，或者用手翻皮带，能将背面翻上且松手后即恢复原状态为合格。此方法简便，但是需要有足够的现场经验。为了将皮带的松紧度量化，从而使现场工人更好的把握皮带松紧适度的标准，建议推廣应用皮带张力仪。

2.2.3 皮带与采油工程常规工作

（A）皮带与平衡率：

游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机的结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷.对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断的工作。

在平衡率为100%时，电机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦阻力，平衡率越低，则需要电机提供的动力越大，与此同时皮带所承受的载荷也随之增大。

（B）皮带与热洗

井下原油流入井筒后，在从井底上升到井口的流动过程中随着温度压力的降低和气体的析出，溶解的石蜡便以结晶析出。随着温度的进一步降低，石蜡不断析出，其结晶便长大聚集和沉积在管壁上，即出现了结蜡现象。

结蜡的危害：油井结蜡，增加抽油杆运动阻力及油流的沿程摩阻，加大油井负荷，即增大的皮带的负荷，缩短了皮带的使用寿命。

为了发展循环经济，节约降耗，要发展皮带的修补和翻新技术。

参考文献

[1]机械设计基础（第6版） 陈国定 机械工业出版社 2005.6.1

[2]2010年我国胶带市场需求预测及发展建议

[3]中国传动带技术现状及未来发展 吴贻珍

（作者单位：中油辽河油田公司曙光采油厂采油作业六区）