油田抽油机井皮带使用寿命探讨

王红梅　张永海　王龙江

【摘 要】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

0 引言

抽油机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。这样一来，不但影响产量，同时皮带的频繁更换也会造成材料费和工人的劳动强度的增加。

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带传动的主要优点有：

（1）具有良好的弹性，能起吸振缓冲作用，因而传动平稳，噪音小；

（2）过载时，带与带轮会出现打滑，防止其它零件损坏；

（3）结构简单，成本低，加工和维护方便；

（4）适用于两轴中心距较大的传动。

1.1.2带传动的主要缺点有：

（1）外廓尺寸较大，结构不够紧凑；

（2）由于带的弹性滑动，不能保证准确的传动比；

（3）带的寿命较短，一般2500～3500小时；

（4）摩擦损失较大，传动效率较低，一般平带传动为0.95～0.99，V带传动为0.93～0.96。在石油行业上应用较为广泛的为V带，V带的工作能力强，适用中心距小，传动比大的场合。

1.1.2.1特点：

由于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。

1.1.2.2V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。

窄V带的顶部呈弓形，侧面为内凹曲线形状，受力弯曲时，带芯仍保持直线排列，受力均匀；侧面则变直，可完全填满并均匀地楔紧在轮槽中，故带与带轮的有效接触面积增大，传动能力也增大。带的底面与侧面有较大的圆角过渡，可避免带的先期磨损。

1.2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：

最大有效拉力Fec与三个因数有关：初拉力，包角，摩擦系数。

分析：⑴ 若 F0↑，则 Fec↑，P↑，承载能力提高；但当F0 过大时，将使带的磨损加剧，带过快松弛，缩短带的工作寿命。但若F0过小，带传动的工作能力不能充分发挥，容易发生跳动和打滑；

1.2.3带传动的应力分析

为避免弯曲应力过大，带轮直径不能太小。

1.2.3.1离心应力： （q—单位长度质量，㎏/m）离心应力作用在带全长上。

1.2.3.2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。有些厂家没有严格按照V带的要求制造（如需聚酯线绳、氯丁橡胶和广角布）致使在客观上影响了皮带的使用寿命。

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。另外我们还要保证皮带轮和皮带的型号匹配，及时更换有问题的皮带轮。如皮带轮轮缘破损或轮缘尖锐可造成皮带划坏，严重缩短皮带使用寿命。

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。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，建议推广应用皮带张力仪。皮带张力仪是一种轻巧便携式的红外线张力测量仪，可在同步皮带或V型皮带的调带过程中测量皮带的固定张力，通过敲击皮带产生振荡来测量绷紧了的皮带的振荡频率或张力值，且能够显示振荡频率或张力值。

2.2.3皮带与采油工程常规工作

2.2.3.1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。所以，调节抽油机井平衡，不仅节约电能，减少震动，而且可以延长皮带等相关抽油设备的使用寿命。

3结论

皮带在井场上应用一段时间以后，会因为老化和磨损等问题造成摩擦系数降低和传递效率下降。为了改善这一情况，可以考虑在皮带工作一段时间后在其工作面表面喷上防滑剂，这种做法的好处是增加皮带的摩擦系数、减少空转，增加皮带的密着性、可均匀传达力度，从而延长皮带寿命。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。发展循环经济是我国橡胶工业科学发展的必然选择，尤其是在当前原材料价格攀高，能源供需矛盾突出，行业经济效益低下的情况下，大力提高资源利用率，节约降耗，对提高胶带行业的经济效益具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]陈国定 机械设计基础（第6版）机械工业出版社 2006.6-12

[2]吴贻珍 中国传动带技术现状及未来发展 2007.2-19

作者简介：

王红梅，性别：女，出生：1972年4月2日，籍贯：辽宁省开原市，参加工作时间：1989年9月，学历：高中，工种：采油，工作单位：大庆市油田第四采油厂第三油矿东二队

（作者單位：大庆油田有限责任公司第四采油厂第三油矿）