一种带表面织构齿面的抽油机减速箱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第一轴承、第二轴承和第三轴承上分别设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮啮合，且第一齿轮和第二齿轮的啮合齿面以及第二齿轮和第三齿轮的啮合齿面均设有表面织构结构。本实用新型专利技术应用激光束在齿轮啮合齿面上加工出微米级凹坑，改变齿轮齿面的表面结构，从而降低齿轮间的摩擦阻力，提高齿轮耐磨损性能，延长减速箱使用寿命，降低维护性频次。

An oil pump reducer with surface textured surface

The utility model discloses a pump reducer with a surface texture tooth surface, including a first bearing, a second bearing and a third bearing. The first, second and third bearings are respectively provided with a first gear, a second gear and a third gear, the first gear and the second gear meshing, the second gear and the third gear meshing. A surface texture structure is provided between the meshing tooth surfaces of the first gear and the second gear, and the meshing tooth surfaces of the second gear and the third gear. The utility model uses the laser beam to process the micrometer concave pit on the tooth surface of the gear, changing the surface structure of the gear tooth surface, reducing the friction resistance between the gears, improving the gear wear resistance, prolonging the service life of the reducer and reducing the frequency of the maintenance.

【技术实现步骤摘要】
一种带表面织构齿面的抽油机减速箱
本技术涉及抽油机井采油系统，具体涉及一种带表面织构齿面的抽油机减速箱。
技术介绍
在油田开采过程中，游梁式抽油机是最常用的设备，占到油井的90％以上。游梁式抽油机地面系统主要由游梁、曲柄传动装置、减速箱、电动机、电控箱等部分组成。电动机通过皮带将动力传递给减速箱，减速箱经过变速后，经过四连杆换向，将电机旋转动力转变成杆柱的上下往复运动，实现对油藏的开采。在这一过程中，减速箱是至关重要的一环，其工作特性决定着抽油机的运行效率。减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。长庆油田在用游梁式抽油机主要配套双齿轮啮合式减速箱，这种减速箱内部结构为二级齿轮传动，存在两对齿轮和三对轴承，其中减速作用的是三大轴的齿轮部分。齿轮在转动过程中，通过齿间啮合作用实现运动的连续性。在齿轮相互接触过程中，减速箱齿轮间的摩擦、磨损是不可避免的。现场发生的主要磨损现象为齿轮断齿、齿轮表面发生不同程度的磨损、齿轮发生接触疲劳失效和齿面剥落等现象。磨损现象主要是在金属表面产生微小的金属粒子，而点蚀这种现象范围较大，剥落体呈块状形态。投加润滑油可以降低摩擦阻力、减少磨损，因此齿轮润滑的好坏是决定减速箱能否健康运行、寿命长短的一个重要前提，长庆油田每年维护工作量近10万井次。日常维护时要求补充或更换润滑油，每口井三年更换一次润滑油，依此规定油田公司年使用润滑油量应为1500吨以上，仅润滑油年费用近4000万，且现场巡检、更换补充润滑油工作量大，影响油井正常生产时率。目前减速箱运行过程中齿轮磨损问题严重，约占减速箱故障的80％以上，每年因损坏而报废的减速箱2000台以上，更换成本巨大(5000万以上)。另外，抽油机减速箱维护需要停井，按照减速箱维护耗费1h，每年进行10万次减速箱保养，降低油井采油时率0.03％以上，影响原油产量近0.7万吨。为此，需要增强减速箱齿轮齿面的抗磨性能，前期的研究主要从减速箱防漏油、润滑方式、齿轮故障诊断、齿轮油抗乳化性及齿轮金属材质等方面开展了相应研究，尚没有从减速箱齿轮本身表面抗磨性方面着手进行提升。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，用于解决现有技术的问题，本技术应用激光束在齿轮啮合齿面上加工出微米级凹坑，改变齿轮齿面的表面结构，从而降低齿轮间的摩擦阻力，提高齿轮耐磨损性能，延长减速箱使用寿命，降低维护性频次。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第一轴承、第二轴承和第三轴承上分别设有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮啮合，且第一齿轮和第二齿轮的啮合齿面以及第二齿轮和第三齿轮的啮合齿面均设有表面织构结构。进一步地，所述表面织构结构为均布的若干微米级凹坑。进一步地，所述微米级凹坑为圆形凹坑。进一步地，相邻的圆形凹坑的中心之间的间距为300μm。进一步地，所述的圆形凹坑的直径为100μm。进一步地，所述的圆形凹坑的深度为8～9μm。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术的表面织构结构有利于在齿轮齿面上产生动压润滑油膜，提高润滑油膜的承载能力，从而降低摩擦阻力；微米级凹坑可以储存磨损造成的磨屑，减轻减速箱齿面间的磨粒磨损；微米级凹坑可以作为微储油池向摩擦副表面提供润滑油，带走摩擦产生的热量，降低齿轮温度；另外可以降低了员工保养减速箱的次数，降低了生产维护成本，保证了生产时率。进一步地，通过设置微米级凹坑的尺寸，在保证摩擦面光洁度的情况下，最大限度降低齿轮和齿轮之间的摩擦。附图说明图1为本技术结构示意图；其中：1、第一轴承，2、第二轴承，3、第三轴承，4、第一齿轮，5、第二齿轮，6、第三齿轮；图2为图1中齿轮啮合齿面的表面织构示意图；图3为有激光表面织构的摩擦副和无织构的摩擦副的对比图；图4为无表面织构摩擦副摩擦400小时后的无表面织构金属表面观测图，其中(a)为金属表面400小时摩擦试验前形貌观测图；(b)无表面织构金属表面形貌观测图；图5为有表面织构摩擦副摩擦550小时后的表面织构的金属表面摩擦前后对比试验形貌观测图，其中(a)为有表面织构金属500小时摩擦试验后表面形貌观测图；(b)为有表面织构金属表面形貌观测图；图6为表面织构三维轮廓图，其中(a)为金属表面织构表面图；(b)为金属表面织构三维轮廓图(局部)；图7为表面织构摩擦性能对比图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：参见图1，一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，包括第一轴承1、第二轴承2和第三轴承3，第一轴承1、第二轴承2和第三轴承3上分别设有第一齿轮4、第二齿轮5和第三齿轮6，第一齿轮4和第二齿轮5啮合，第二齿轮5和第三齿轮6啮合，且第一齿轮4和第二齿轮5的啮合齿面以及第二齿轮5和第三齿轮6的啮合齿面均设有表面织构结构，表面织构结构为均布的若干微米级凹坑，微米级凹坑为圆形凹坑，相邻的圆形凹坑的中心之间的间距为300μm，圆形凹坑的直径为100μm，深度为8～9μm。下面对本技术的操作过程做详细描述：本技术用激光束在减速箱齿轮摩擦接触的齿面上加工出微米级凹坑。优点是在齿轮齿面产生动压润滑效果，有利于形成弹性流体动压润滑油膜，提高润滑油膜的承载能力，降低摩擦阻力；储存磨损造成的磨屑，减轻减速箱齿面间的磨粒磨损；存储润滑油，带走摩擦产生的热量，降低齿轮温度。这样就能提高齿轮的耐磨性，延长齿轮使用寿命。从室内模拟试验结果图3可以看出，有激光表面织构的摩擦副扭矩要明显低于无织构的摩擦副，从图4-图5可以看出，无表面织构的密封面摩擦400小时后表面出现明显磨损沟槽，而有表面织构的密封面摩擦550小时后，两摩擦面无明显磨损特征，这表明表面织构在降低摩擦力和提高耐磨损性能方面起到重要作用。通过实验室建立模型计算研究表明，由激光束加工的微米级凹坑可以产生动压润滑效果，提高润滑油膜的承载能力，降低摩擦阻力；储存磨损造成的磨屑，减轻减速箱齿面间的磨粒磨损；存储润滑油，带走摩擦产生的热量，降低齿轮温度。因此将高能激光束加工微米级表面织构技术可以应用于减速箱齿轮齿面的表面结构处理，这样就能提高齿轮的耐磨性，延长齿轮使用寿命。测试表面织构试样在干摩擦条件下与脂润滑条件下的摩擦性能，并与光杆试样(打磨后)进行对比，对磨材料为钢球，工况条件为：载荷1kg，往复行程2.2mm，往复频率2Hz。如图7所示，从测试结果来说，表面织构的存在有效的改善了金属材料的摩擦系数，由于表面孔洞具有存储润滑剂的作用，能够实现辅助润滑的效果，改善减速箱齿轮间的耐摩擦性能，降低磨损。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，其特征在于，包括第一轴承(1)、第二轴承(2)和第三轴承(3)，第一轴承(1)、第二轴承(2)和第三轴承(3)上分别设有第一齿轮(4)、第二齿轮(5)和第三齿轮(6)，第一齿轮(4)和第二齿轮(5)啮合，第二齿轮(5)和第三齿轮(6)啮合，且第一齿轮(4)和第二齿轮(5)的啮合齿面以及第二齿轮(5)和第三齿轮(6)的啮合齿面均设有表面织构结构。

【技术特征摘要】
1.一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，其特征在于，包括第一轴承(1)、第二轴承(2)和第三轴承(3)，第一轴承(1)、第二轴承(2)和第三轴承(3)上分别设有第一齿轮(4)、第二齿轮(5)和第三齿轮(6)，第一齿轮(4)和第二齿轮(5)啮合，第二齿轮(5)和第三齿轮(6)啮合，且第一齿轮(4)和第二齿轮(5)的啮合齿面以及第二齿轮(5)和第三齿轮(6)的啮合齿面均设有表面织构结构。2.根据权利要求1所述的一种带表面织构齿面的抽油机减速箱，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，黄伟，陆梅，李大建，辛宏，张岩，韩二涛，周杨帆，刘明，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11