油田抽油機井皮帶使用壽命探討

王紅梅　張永海　王龍江

【摘 要】如何能夠延長皮帶的使用壽命，盡量減少皮帶更換的次數(shù)。本文即針對延長抽油機井皮帶使用壽命的綜合方法展開了一定的研究和探討。

【關(guān)鍵詞】皮帶；使用壽命；綜合方法

0 引言

抽油機是通過皮帶將電動機產(chǎn)生的能量傳遞給減速箱的，目前井上所用的皮帶型號很多，質(zhì)量也不盡相同。在油井長期的生產(chǎn)過程中，皮帶由于受到疲勞磨損會發(fā)生斷裂，當(dāng)皮帶發(fā)生斷裂后，若能及時發(fā)現(xiàn)，通過工人加換皮帶后恢復(fù)油井生產(chǎn)最快也要1個小時，若是夜間發(fā)生斷皮帶，那需要的時間就更長了。這樣一來，不但影響產(chǎn)量，同時皮帶的頻繁更換也會造成材料費和工人的勞動強度的增加。

1、帶傳動

由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的傳動帶所組成。由于帶被張緊，使帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生正壓力。當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，靠帶與帶輪接觸面間的摩擦力帶動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定的運動和動力。

1.1 帶傳動的主要類型和特點

傳動帶按工作原理的不同可分為摩擦型傳動帶和嚙合型傳動帶。摩擦型傳動帶按帶的橫截面形狀，可分為平帶、V帶和特殊截面帶。同步齒形帶，屬于嚙合型傳動帶，帶的工作面制有橫向齒，與有相應(yīng)齒的帶輪作嚙合傳動，傳動比較準(zhǔn)確，具有鏈傳動的優(yōu)點，但制造和安裝要求較高，如拖拉機、坦克等的履帶。

1.1.1帶傳動的主要優(yōu)點有：

（1）具有良好的彈性，能起吸振緩沖作用，因而傳動平穩(wěn)，噪音小；

（2）過載時，帶與帶輪會出現(xiàn)打滑，防止其它零件損壞；

（3）結(jié)構(gòu)簡單，成本低，加工和維護方便；

（4）適用于兩軸中心距較大的傳動。

1.1.2帶傳動的主要缺點有：

（1）外廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊；

（2）由于帶的彈性滑動，不能保證準(zhǔn)確的傳動比；

（3）帶的壽命較短，一般2500～3500小時；

（4）摩擦損失較大，傳動效率較低，一般平帶傳動為0.95～0.99，V帶傳動為0.93～0.96。在石油行業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的為V帶，V帶的工作能力強，適用中心距小，傳動比大的場合。

1.1.2.1特點：

由于V帶的橫截面呈等腰梯形，傳動時，以兩側(cè)為工作面，但V帶與輪槽槽底不接觸。在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，這是V帶傳動性能上的最大優(yōu)點。

1.1.2.2V帶的橫剖面結(jié)構(gòu)：

常見V帶的橫剖面結(jié)構(gòu)由包布、頂膠、抗拉體、底膠等部分組成，按抗拉體結(jié)構(gòu)可分為繩芯V帶和簾布芯V帶兩種。簾布芯V帶，制造方便，抗拉強度好；繩芯V帶柔韌性好，抗彎強度高，適用于轉(zhuǎn)速較高，載荷不大和帶輪直徑較小的場合。

窄V帶的頂部呈弓形，側(cè)面為內(nèi)凹曲線形狀，受力彎曲時，帶芯仍保持直線排列，受力均勻；側(cè)面則變直，可完全填滿并均勻地楔緊在輪槽中，故帶與帶輪的有效接觸面積增大，傳動能力也增大。帶的底面與側(cè)面有較大的圓角過渡，可避免帶的先期磨損。

1.2帶傳動的最大有效拉力及其影響因素

當(dāng)帶有打滑趨勢時，摩擦力達到極限值，這時帶的緊邊拉力與松邊拉力的關(guān)系為：

最大有效拉力Fec與三個因數(shù)有關(guān)：初拉力，包角，摩擦系數(shù)。

分析：⑴ 若 F0↑，則 Fec↑，P↑，承載能力提高；但當(dāng)F0 過大時，將使帶的磨損加劇，帶過快松弛，縮短帶的工作壽命。但若F0過小，帶傳動的工作能力不能充分發(fā)揮，容易發(fā)生跳動和打滑；

1.2.3帶傳動的應(yīng)力分析

為避免彎曲應(yīng)力過大，帶輪直徑不能太小。

1.2.3.1離心應(yīng)力： （q—單位長度質(zhì)量，㎏/m）離心應(yīng)力作用在帶全長上。

1.2.3.2最大應(yīng)力： ，發(fā)生在帶的緊邊開始繞上小帶輪處。

當(dāng)應(yīng)力較大和應(yīng)力變化頻率較高時，帶將容易產(chǎn)生疲勞損壞，局部產(chǎn)生疲勞裂紋，然后脫層、松散以至斷裂，使帶傳動失效，從而限制了帶的使用壽命。由上述分析可知，帶傳動的主要失效形式為過載引起的帶在帶輪面上的打滑和應(yīng)力變化引起的帶的疲勞損壞。

2、延長皮帶壽命的綜合方法

2.1加強提高皮帶性能的研究和產(chǎn)品質(zhì)量控制

要進一步優(yōu)化皮帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配方設(shè)計，以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲得盡可能大的經(jīng)濟效益和社會效益。V帶要繼續(xù)推廣聚酯線繩化，提高使用壽命和傳動效率。要加大熱塑性彈性體的開發(fā)和應(yīng)用。有些廠家沒有嚴(yán)格按照V帶的要求制造（如需聚酯線繩、氯丁橡膠和廣角布）致使在客觀上影響了皮帶的使用壽命。

2.2探索皮帶的最佳工作狀態(tài)

2.2.1防止皮帶偏磨

當(dāng)皮帶的工作面與皮帶輪接觸面共面時，皮帶上的應(yīng)力是分散分布的，但是如果兩個面存在夾角，就會在某些區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而加速皮帶磨損。為了防止皮帶偏磨，我們需要調(diào)節(jié)四點一線。四點一線的概念就是從減速箱皮帶輪、電動機輪緣拉一條線通過兩軸中心，這四點在一條直線上叫做四點一線。四點不一線就會造成皮帶偏磨。另外我們還要保證皮帶輪和皮帶的型號匹配，及時更換有問題的皮帶輪。如皮帶輪輪緣破損或輪緣尖銳可造成皮帶劃壞，嚴(yán)重縮短皮帶使用壽命。

2.2.2調(diào)節(jié)皮帶松緊適度

調(diào)節(jié)皮帶的松緊適度是延長皮帶使用壽命的有效手段，也是對抗雨季易斷皮帶的一個行之有效的辦法。傳統(tǒng)的判斷皮帶的松緊度的方法：用手下按，按下1、2手指為合格，或者用手翻皮帶，能將背面翻上且松手后即恢復(fù)原狀態(tài)為合格。此方法簡便，但是需要有足夠的現(xiàn)場經(jīng)驗。為了將皮帶的松緊度量化，從而使現(xiàn)場工人更好的把握皮帶松緊適度的標(biāo)準(zhǔn)，建議推廣應(yīng)用皮帶張力儀。皮帶張力儀是一種輕巧便攜式的紅外線張力測量儀，可在同步皮帶或V型皮帶的調(diào)帶過程中測量皮帶的固定張力，通過敲擊皮帶產(chǎn)生振蕩來測量繃緊了的皮帶的振蕩頻率或張力值，且能夠顯示振蕩頻率或張力值。

2.2.3皮帶與采油工程常規(guī)工作

2.2.3.1皮帶與平衡率

游梁式抽油機是一種變形的四連桿機構(gòu)，其整機的結(jié)構(gòu)特點像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷.對于支架來說，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩相等或變化一致，那么用很小的動力就可以使抽油機連續(xù)不間斷的工作。在平衡率為100%時，電機提供的動力僅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦阻力，平衡率越低，則需要電機提供的動力越大，與此同時皮帶所承受的載荷也隨之增大。所以，調(diào)節(jié)抽油機井平衡，不僅節(jié)約電能，減少震動，而且可以延長皮帶等相關(guān)抽油設(shè)備的使用壽命。

3結(jié)論

皮帶在井場上應(yīng)用一段時間以后，會因為老化和磨損等問題造成摩擦系數(shù)降低和傳遞效率下降。為了改善這一情況，可以考慮在皮帶工作一段時間后在其工作面表面噴上防滑劑，這種做法的好處是增加皮帶的摩擦系數(shù)、減少空轉(zhuǎn)，增加皮帶的密著性、可均勻傳達力度，從而延長皮帶壽命。為了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)約降耗，要發(fā)展皮帶的修補和翻新技術(shù)。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是我國橡膠工業(yè)科學(xué)發(fā)展的必然選擇，尤其是在當(dāng)前原材料價格攀高，能源供需矛盾突出，行業(yè)經(jīng)濟效益低下的情況下，大力提高資源利用率，節(jié)約降耗，對提高膠帶行業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]陳國定 機械設(shè)計基礎(chǔ)（第6版）機械工業(yè)出版社 2006.6-12

[2]吳貽珍 中國傳動帶技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展 2007.2-19

作者簡介：

王紅梅，性別：女，出生：1972年4月2日，籍貫：遼寧省開原市，參加工作時間：1989年9月，學(xué)歷：高中，工種：采油，工作單位：大慶市油田第四采油廠第三油礦東二隊

（作者單位：大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第三油礦）