液力偶合器减速箱输出轴窜动的研究解决

潘跃明 张吉平 李军 王洪臣 罗辉

摘 要：石油钻井机械传动设备，动力机与工作机之间有：机械齿轮减速箱、液力变矩器减速箱和液力偶合器减速箱等几种传动型式，齿轮减速箱减速比恒定，以其传动效率高，传动平稳、能有效防止过载等诸多优点，被广泛应用在机械柴油机减速传动，网电电动机组减速传动等领域，95%的井队在使用。液力偶合器减速箱承担着柴油机的功率平稳输出，又能防止外界负载过大对柴油机造成冲击。液力偶合器减速箱由泵轮轴、涡轮轴、减速齿轮、输出轴等主要部件组成。近期发生了多起液力偶合器减速箱输出轴端盖烧损的故障。通过拆解后发现，是输出端锁紧备帽松脱，导致输出轴来回窜动，造成轴承烧损，轴端盖烧损、输出轴报废等情况。现场一旦发动这种情况柴油机无法正常使用，必须及时回厂修理，严重影响正常生产。通过对液力偶合器减速箱输出轴锁紧方式的研究，我们制定了一套解决方案，通过三种锁紧螺母防脱工艺解决了这个问题。

关键词：液力偶合器;输出轴;防脱

一、液力偶合器减速箱输出轴技术现状

液力偶合器是一种柔性的传动装置，与普通的机械传动装置相比，具有很多独特之处：1、能消除冲击和振动; 2、输出转速低于输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加;3、过载保护性能和起动性能好，载荷过大而停转时输入轴仍可转动，不致造成动力机的损坏;4、当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近于输入轴的转速，使传递扭矩趋于零。液力偶合器的传动效率等于输出轴转速与输入轴转速之比。一般液力偶合器传动效率可以达到95%以上。液力偶合器的特性因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而有差异。液力偶合器的冷却方式有风冷和水冷。如将液力偶合器的油放空，液力偶合器就处于脱开状态，能起离合器的作用。但是液力耦合器也存在高效范围较窄缺点。液力偶合器减速箱由泵轮轴、涡轮轴、减速齿轮、输出轴等主要部件组成。柴油机动力通过液力偶合器减速箱泵轮轴输入，由泵轮涡轮之间液力传动油带动涡轮轴转动，涡轮轴与输出轴同一轴线，通过二级减速齿轮，涡轮轴将动力传递给输出轴，输出轴锁紧备帽松动后，输出轴端会来回冲击磨损涡轮轴端，发现不及时涡轮轴、轴承也将严重损坏，轴端磨损的金属粉末被带到各轴承表面，对各轴承造成不同程度的损坏。近期发生的多起液力偶合器减速箱输出轴窜动，通过拆解后发现，是输出端锁紧备帽松脱，导致输出轴来回窜动，造成轴承烧损，轴端盖烧损、输出轴报废等情况。以往涡轮轴叶轮端轴承与泵轮壳体通过轴承装配在一起，发生过数起轴承松动造成泵轮涡轮叶轮碰在一起，发生严重事故。我们通过研究制定了三套防松措施，问题得到解决。为此我们将以往的解决方案运用到输出轴的备帽防松上。

二、技术内容

为减少液力偶合器减速箱输入输出轴窜动的故障，提高工作时效，杜绝安全隐患。我们研究制定了三套解决方案。

1、加工防松螺母，防松锁片。

2、在输出端防松螺母紧固的螺纹处铣一道键槽，用于安装防松锁片

3、加工带过盈量的防松螺母，安装时对防松螺母加热到120°安装防松螺母。

三、技术创新点和技术目标

3.1防止液力偶合器减速箱输出轴窜动的技术创新点

3.1.1加工防松螺母，防松锁片。

3.1.2在输出端防松螺母紧固的螺纹处铣一道键槽，用于安装防松锁片。

3.1.3加工带过盈量的防松螺母，安装时对防松螺母加热到120°安装防松螺母。

四、应用及效益分析

4.1应用情况

2018年我们通过多起液力偶合器故障，研究制定了三套措施，经过维修过的液力偶合器故障率大大降低，問题得到解决。2019年我们将对液力偶合器输入输出端锁紧螺母均采用这三套防松措施。

4.2社会效益

液力偶合器减速箱故障率大大降低，职工的劳动强度减轻了、提高了工作时效，消除了安全隐患，社会效益明显。

4.3经济效益分析

4.3.1定制防松螺母、防松锁片、输出轴上铣键槽加工成本共3000元，使用寿命5年，每年费用为600元。

4.3.2公司有30支钻井队伍，每年避免发生10起液力偶合器减速箱输出轴窜动故障，减少一次液力偶合器减速箱的修理就能节约修理费3万元。年避免修理费用为10*3=30万元

4.3.3时效分析，每年减少10起液力偶合器减速箱输出轴窜动故障，修理一次此类故障，至少损失1天时间，按钻机时效计算，每部钻机日费平均为80000元。日费可避免10*8=80万

公司年可避免=80+30-0.6=109.4万元。

五、结论

通过三套防松措施的实施，制作成本低，实施方便有效，可有效避免柴油机液力偶合器减速箱输入输出端锁紧螺母松动，造成轴向窜到的问题，避免了液力偶合器故障的发生，提高了设备本质化安全，具有广阔的市场前景。