抽油机减速器轮轴类部件冷压装配工艺技术研究

2021-09-17王立辉高文庆姜义军杜建明

中国设备工程 2021年17期

王立辉，高文庆，姜义军，杜建明

（大庆油田装备制造集团抽油机制造分公司，黑龙江大庆 163255）

随着石油行业油价逐渐走出严冬，日趋回暖，采油设备抽油机市场需求量日益攀升，企业为了继续生存，“提质增效”成了企业良性发展永恒不变的主题。转变观念，谋求变化，在变化中谋求发展。本文围绕目前机械采油设备需求现状及制造能力存在的问题，以“技术研究”为关键点，阐述了对现有采油设备制造过程进行优化和创新的重要性。

1 抽油机减速器输出轴总成装配现状及存在问题

抽油机减速器输出轴总成装配现状。随着采油设备抽油机市场需求量的日益增加，全国最大的抽油机生产企业面临着严峻的供货挑战，因此，谋出路、谋发展、改变生产方式刻不容缓。“千里之行，始于足下”，细化生产过程，合理合规地剔除制约生产效率因素，以提升产品日增量。输出轴总成是抽油机减速器核心传动部件，其工作原理是通过齿轮啮合减速增矩，进行动力输出，实现采油的目的。抽油机减速器输出轴总成由人字轮、输出轴、平键组装而成，装配方式先将人字轮经轮轴加热箱加热15h 后，再与输出轴通过平键连接进行总成装配，严重制约抽油机年产量。

抽油机减速器输出轴总成装配存在问题。

（1）输出轴总成装配存在安全风险。热装配前，人字轮需加热至220℃高温后实施总成装配，由于高温作业，存在烫伤隐患。

（2）QHSE 环保健康。人字轮加热保温15h 后进行装配，因上序滚齿加工后工件上附着冷却。

（3）装配效率低。①人字轮单件加热保温15h；②轮轴加热箱加热人字轮1 ～3 件/次；③单班均装配输出轴总成数量10 ～12 台套。目前装配工艺年生产减速器3120 台，不能满足4000 台减速器生产需求。

（4）成本高。单件人字轮加热保温需要15h，齿轴加热箱功率30kW，人字轮完成加热到装配耗电30kW×15h=450kWh。用电成本过高，导致产品附加值低。

2 抽油机减速器输出轴总成装配方式创新

抽油机减速器输出轴总成装配以往都是采用热压工艺，其流程见图1。

图1 热压装配工艺流程图

针对轮轴装配存在的问题，运用TRIZ 工具，首先开展九屏图分析（见图2）。

图2 输出轴总成热装配九屏图

从图中分析得到，输出轴总成热装配工序复杂，电能消耗较多，有必要改变输出轴总成装配方式。从因果链分析影响输出轴总成装配效率问题（见图3）。

图3 输出轴总成装配效率分析

从图中可以发现，人字轮提升温度缓慢，装配效率低，需要提高加热箱电阻丝功率或者增加加热箱数量。输出轴总成装配包括系统内组件分别是人字轮、输出轴、平键、加热炉和重锤，超系统组件分别是操作者、箱体和轴承。根据实际情况得知，加热箱和重锤材料不充足，影响效率。将输出轴总成装配内组件及其功能结合在一起，建立功能分析模型（见图4）。

图4 功能分析模型

从图中可以发现，加热炉需要持续给人字轮加热，重锤又需要不断敲击输出轴，从而确保装配顺利进行，由于加热炉和重锤数量有限，所以考虑将二者弃置，取消加热过程，采用压力机装配通过现场压力机装配实验，证明该实施方案的有效性。采用冷压装配法，动力设备为300t 压力机。

该冷压装配法工艺流程为：齿轮进厂—齿轮油污清洗—压力装配轮轴—成品。

该流程采用铸铁件轮轴冷压装配工艺。同时，对设备采取了专业化改造：对压力机输送装置、起升装置进行改造改进。轮轴冷压装配，解决了减速器轮轴总成装配附加值低、效率低、油烟污染、安全隐患等问题，效果显著，具有很强的实用性。对比原装配工艺，日产量提高到3.5 倍，降低电量消耗90%,极大地减轻了劳动强度。此工艺已完成实验阶段，对现场常用机型的轮轴总成装配（JSQ2026/2027/2053）实现全面覆盖。