齿轮箱 石油钻井用DQ70齿轮箱输出轴及相关推力轴承失效分析



     1.石油钻井用DQ70齿轮箱输出轴

  石油钻井用DQ70齿轮箱输出轴及相关推力轴承工作于春晓油田。断时转速90rpm,工作扭矩15~20KN-m,出厂约4年后于2011年9月29日下午断裂。断裂位于轴Φ270/Ф520台阶圆角R1处。相关部位的推力轴承静盘(位于动盘下方)有约3/4滚道面积,严重剥落,其余1/4磨损。共计21只滚子,表面均产生严重磨损。

  1.1 轴。轴所用锻件的材料为40CrNiMo,进所时光谱结果符合相关标准。锻件该部位尺寸约Φ540左右,粗车后调质处理。精加工,磨削后装配。Φ520端面垂直度0.03,同心度0.02,R1挖入Φ520内。由于有轴向静拉应力(钻柱自重造成),断口并未产生严重的挤压磨损,应力水平略高于轴疲劳限。单纯轴开裂后,在裂纹深达10%内,对刚度影响较小,相应应力有所释放,并不加剧振动。相反垂直安装状态时会使运行变得平稳些,裂纹扩展直到断裂前,直到动平衡,不再把过大钻柱的振动、弯曲力矩等传到推力轴承上。有利于保护推力轴承。

  1.2 轴承。轴承的主要失效形式及分析:轴承制造缺陷软点多发于拐角液流不畅处,油气泡造成,对平面轴承可能性极小。如果是磨削裂纹多为表面较大面积(磨削条件差)网状裂纹,很浅,造成早期剥落,轴承寿命不会如此长,且动盘并未损坏。疑点是一批或一套轴承为何单定盘严重剥落,如果是硬度偏低时越向内越低应在表层下有碾压形态。未见这些现象说明不应是制造问题。这只轴承符合轴承的破坏规律;因为轴承往往是内圈旋转,外圈破坏;外圈旋转、内圈破坏。加工及安装中必须保证每个滚子和定盘接触的锥线V=0(要求随时随地)。

  2 受力分析

  钻柱的设计分析:由于地下工况复杂,目前仍沿用静强度设计,设计钻压W=5T,安全系数为1.2。W计=6T,FP=450-6=444(T),钻柱的安全系数取1.3 ,FP计=444×1.3=577(T),轴的静拉力

  可见安全系数偏低,当叠加交变附加剪应力时,平均应力作用略有变化。单独作用的安全系数比正应力为高。合成的综合安全系数略有变化。

  4.分析结果

  1)轴为弯扭复合疲劳断裂,裂纹源位于Ф270/Ф520过渡圆角R1内,轴上圆角R1过小,会较大降低轴的疲劳强度(有效应力系数最高可达5),造成轴早期断裂。经两个不同扩展区后断裂,终断区相对较小,表明应力水平不高,破坏周期属高周疲劳破坏。轴的静态安全系数在工作载荷下远高于钻杆,说明轴的断裂是由附加的动载荷形成的,而且轴承所能承受静载荷约2000吨,其安全裕度4倍以上,正常条件是不应产生这种破坏,破坏本身显示其抗接触应力能力降低,表明有附加载荷,破坏指向额外负荷。

  2)经过检查表明,轴承定盘至少经两次安装或调整,留下两组支撑盘安装螺钉头弓形的痕迹,两组圆周相距约5~10o,其相邻两个的大小差异显示,不是运转中形成的。A组的大小不均,远比B组大,而B组比A组挤压重,显然A组“支撑”时偏心大,B组支撑不平大,如图3。支撑不平是造成事故的主要原因。还有该轴承定盘采用的侧向不定位支撑方式,相对较大偶然过负荷难保不偏,这是设计上的弱点和难点,完全侧向固定的刚性支撑难于适应可能侧向微动,加大了冲击。

  3)较大浪涌、风载及洋流都可能产生偶然过负荷,而钻井(直井)偏斜是必然动负荷,这些因素又加剧了两者的疲劳破坏。

 齿轮箱 石油钻井用DQ70齿轮箱输出轴及相关推力轴承失效分析
  5.改进意见

  加大Ф270/Ф520过渡圆角到R6-8,其轴承内圆角加大到R10。这样可使轴有效应力集中系数成倍下降大约到2.5—3。成倍提高了轴的疲劳强度,提高了可靠度;圆角采用滚压也可成倍提高疲劳寿命,但其位置及工艺应试验确定;推力轴承的支撑方式建议对推力轴承定盘做适当限位,但不固定;安装时保证螺钉头不露头避免支撑不平。

  

爱华网本文地址 » http://www.aihuau.com/a/9101032201/29378.html

更多阅读

网页按键精灵怎么用 精 按键精灵 网页填表

网页按键精灵怎么用 精——简介网页按键精灵可实现对网页的分析以及脚本的执行操作。充分合理的使用网页按键精灵,可完成自动填写网页表单、实现刷票及其它重要的操作。今天小编就以登陆百度经验账号为例 ,给大家讲解一下网页按键精灵

常用的石油地质及相关软件-100多套 石油地质

http://hexun.com/PetroSoft > 复制 > 收藏 | 移动个人门户 和讯博客 | 和讯首页石油勘探开发软件PetroSoft's Blog个人门户博客相册音乐视频网摘博揽邮局朋友圈好友留言板进入管理主人:PetroSo

石油学报000115 西南石油大学学报

涡轮钻井技术有巨大的技术经济潜力符达良 张晓东 符彦惟摘要:根据油田钻深井和超深井的需要,从试验研究出发,详细介绍了我国新型涡轮钻具的研制、试验过程。将计算流体力学及计算机仿真技术用于涡轮的流场分析和叶型设计,获得了高效并

松下女用脱毛器、使用心得及脱毛心得 松下激光脱毛器好用吗

最近都没有更新购物文,好多新东西都在排队呢,一个一个来吧~干湿两用的脱毛器,噪音在可以接受的范围,不过脱毛效果不是特别强劲,一次不能完全脱干净,得连着几天一直脱。而且一旦脱毛就要天天脱毛,可能也由于我自身毛发生长速度快。刚开始会

LEGO9486:汽车总动员之海上石油钻井平台大逃亡+汽车改装

照例先说说购买的原因和经历。能最终将这套乐高收入囊中主要还是由于个人的有关海上石油平台的经历。由于工作原因,我曾数次登上过石油平台,或乘船或乘直升飞机,有辛劳也有乐趣,也算是对钻井平台有些感情了。所以,当我在网上第一眼看到这

声明:《齿轮箱 石油钻井用DQ70齿轮箱输出轴及相关推力轴承失效分析》为网友寡亾湜岆分享!如侵犯到您的合法权益请联系我们删除