抽油机减速器滚动轴承失效形式及分析

许 峰

（大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江 大庆 163414）

抽油机减速器滚动轴承失效形式及分析

许 峰

（大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江 大庆 163414）

介绍了提高抽油机运转效率的重要途径，解决滚动轴承的失效问题，增加减速箱的使用寿命。

抽油机；减速器；滚动轴承；失效形式

一、抽油机减速器滚动轴承的失效形式

从现场维修情况看，减速器滚动轴承失效可分为两大类：一是运动失效，表现为滚动轴承无法正常运转，出现断裂、剥落；二是精度失效，表现为滚动轴承虽然还能继续运转，但已失去应有的精度，只能报废。分析起来失效的形式主要有以下几种：

1.接触疲劳失效

抽油机运转时，抽油机在交变应力的条件下工作，经过一定应力循环次数后，零件表面出现金属疲劳现象而使滚动轴承失效，外部表现为点蚀和剥落。产生接触疲劳失效的主要原因一是滚动轴承几何轴线不对中，导致局部应力增加而失效；二是减速器中的斜齿轮(人字齿轮)运动中产生径向载荷使滚动轴承发生应力变化而失效。

2.塑性变形失效

抽油机运转过程中在驴头上下死点产生冲击载荷，使滚动轴承内外圆与滚动体的接触处产生塑性变形——压痕．压痕的出现使滚动轴承振动和噪声增大，温度升高，磨损加剧，运转精度降低，导致滚动轴承失效。另外不正确的安装也能使滚动轴承零件产生塑性变形损坏。

3.磨损失效

滚动轴承内外圈与滚动体之间虽然主要表现为滚动摩擦，但金属表面存在接触和相对运动，使摩擦不可避免，使滚动轴承零件尺寸和形状发生变化，间隙增大，运动精度降低，噪声、振动加剧，最终导致滚动轴承失效。抽油机滚动轴承的磨损失效主要有4种原因：磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。磨料磨损是由于外界硬质磨料(如润滑油中的杂质)或碎裂的金属(如齿轮剥落物)进入轴承滚道引起的磨损，表现为磨损表面有被磨粒摩擦留下的细槽痕或因压溃而出现的麻点。粘着磨损是滚动轴承运动中作相对运动的表面金属由于直接接触使材料从一个表面转移到另一个表面产生磨损，表现为滚道、滚动体表面可看到金属粘着的痕迹，严重的黏着磨损(胶合和咬死)导致抽油机负载加大，能耗上升，甚至无法工作。黏着磨损的主要原因是润滑不良、局部过热。腐蚀磨损是由于抽油机在野外露天工作，水和其他杂质极易进入减速器箱体内，使润滑油品质发生变化，在与滚动轴承摩擦表面接触时发生化学，引起摩擦，产生腐蚀磨损，比较常见的是由于水进入滚动轴承发生氧化磨损。

4.断裂失效

抽油机减速器滚动轴承外圈、滚动体和保持架在一定条件下都可能出现危害性很大的断裂失效，由于产生原因不同可分为3种：过载断裂、疲劳断裂、缺陷断裂。过载断裂是抽油机工况突然发生变化，如抽油泵夹砂、油井结蜡，光杆偏磨等，外加载荷过大，引起滚动轴承零件断裂失效，其断口为一次性断裂白口；疲劳断裂是抽油机工作时的交变应力引起的滚动轴承部件断裂，其断口为疲劳断口；缺陷断裂是由于滚动轴承零件的材料存在内在质量问题，如夹杂物、裂纹和热处理缺陷时，就会在运转时出现缺陷断裂。

5.游隙变化失效

滚动轴承对游隙有严格要求，抽油机工况恶劣，温度变化大，金属膨胀不均匀或金属组织不稳定，使零件尺寸变化，引起游隙增大或减小(甚至咬死)，产生滚动轴承失效。实际生产中抽油机减速器滚动轴承的失效往往不是单一的形式，而是某几种失效形式的复合和转化，例如点蚀和腐蚀都可引发剥落失效，磨损可引发游隙变化失效等，因此必须进行全面地观察分析，才能找出诱发失效的直接原因。

二、抽油机减速器滚动轴承失效的分析方法

从外观上可以判定滚动轴承失效形式，但要确定诱发滚动轴承失效的确凿原因就非常困难了，例如轴承内圈断裂失效的原因可能有配合太紧、装配面形状误差太大、轴承座变形、微动磨损、过载、外伤、有内在裂纹和缺陷、装配时遭锤击、材质问题等，因此探讨滚动轴承失效的分析方法是十分必要的。

1.了解抽油机和滚动轴承的工作条件

（1）安装部位和安装情况。滚动轴承失效很多是其它零件影响的结果，因此需要分析相关零件的变化，如传动轴的弯曲变形、齿轮损伤、箱体缺陷等。此外不正确安装如强力安装、游隙太小等都可以引发滚动轴承失效。

（2）载荷情况。了解油井运行中是否出现过载，载荷大小、方向是否出现变化，按照滚动轴承寿命与载荷P关系式进行分析：L=（C/P）ε。

（3）润滑情况。分析滚动轴承的润滑方法、润滑剂和密封。CY JY 10—3—37HB型抽油机减速器使用寒区抽油机齿轮油，换油周期一般为6个月。换油不当，密封不严，都会产生磨损失效和点蚀失效。

（4）周围介质情况。滚动轴承对周围的介质，如潮湿的空气、酸碱物质、粉尘和其他有害气体非常敏感，容易引起磨损和腐蚀。

2.外观观察与测量

拆除失效的滚动轴承要注意避免附加的损伤，用肉眼或放大镜仔细观察失效的形貌、部位、颜色，对照以上的特征，可初步判定失效的形式，再测量几何尺寸，推断滚动轴承的安装配合情况和实际的工作温度、金属组织的稳定性。

3.综合分析和结论

通过以上步骤掌握了抽油机减速器滚动轴承失效的全面资料，经过综合分析和推断，可以最终确定失效形式，找出诱发滚动轴承失效的主要原因和影响因素，从而使失效分析有了比较正确的结论，提出防止滚动轴承失效的具体措施，以保证抽油机减速器的正常运转。

三、结语

由于工况恶劣，通过对油田用抽油机减速器滚动轴承失效形式的综合分析，掌握科学的分析方法，得出正确的结论，对提高抽油机减速器的管理水平、修理水平，避免减速器的损坏很有意义。

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1671-0711（2016）06-0079-02