石油是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的支柱性能源。目前石油的開采方式以機(jī)械采油為主,而有桿抽油泵是機(jī)械采油的主要手段。抽油泵柱塞作為有桿抽油泵的核心部件對抽油泵的使用壽命與工作效率起到關(guān)鍵作用。由于摩擦而引起的表面磨損是導(dǎo)致抽油泵柱塞失效的主要原因。同時,隨著進(jìn)入開采后期,抽油泵工作環(huán)境變得惡劣,原油中含砂量與含水量升高,這將加速縮短抽油泵柱塞使用壽命,降低泵效,制約油井產(chǎn)量。因此,設(shè)計并優(yōu)化抽油泵柱塞表面,提高其摩擦性能已成為油田亟待解決的關(guān)鍵問題。而仿生非光滑理論為抽油泵柱塞減阻耐磨提供了新的設(shè)計思路。表面織構(gòu)作為仿生非光滑設(shè)計的一種形式,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械零部件表面,同時,相關(guān)學(xué)者已將仿生表面織構(gòu)應(yīng)用于抽油泵柱塞表面�；诖�,文本圍繞抽油泵柱塞表面織構(gòu)的優(yōu)化與摩擦特性展開研究。首先,本文概述了表面織構(gòu)的減阻機(jī)理及其優(yōu)化方法,提出了優(yōu)化模型。根據(jù)柱塞與泵筒的運(yùn)動特點(diǎn)對該運(yùn)動副進(jìn)行簡化,建立了三維幾何模型并設(shè)計出摩擦試樣,為接下來的表面織構(gòu)尺寸優(yōu)化及其摩擦試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。其次,本文為滿足試驗(yàn)樣件及柱塞實(shí)際加工需求,設(shè)計了一種可以加工平面和回轉(zhuǎn)面的激光裝置。根據(jù)實(shí)際加工需求,先后設(shè)計了機(jī)械結(jié)構(gòu)、... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

抽油泵工作原理示意圖

具有防磨損、防砂卡等特性，當(dāng)柱塞向上運(yùn)動砂石會被帶出，這種做法減少了三體磨損進(jìn)而延長了柱塞刮砂倒角的設(shè)計也存在一定的問題，砂礫會沿著刮砂倒生，因此有研究人員設(shè)計出了旋轉(zhuǎn)式排沙槽，在柱塞兩端柱塞運(yùn)動到兩端時砂石可以順著溝槽排出[15]。祖世強(qiáng)等人中、下設(shè)置截面為半圓形的螺旋防砂槽減少抽油泵柱塞與密封與潤滑，防砂槽的改進(jìn)在一定程度上減小了磨粒磨損深度過深會導(dǎo)致漏失從而影響泵效。孫寶福等人設(shè)計的內(nèi)結(jié)構(gòu)新穎防砂效果顯著，如圖 1.2 中 b 所示，同時“S”型常好的作用，但是這種結(jié)構(gòu)不適用于井口小的油田且結(jié)構(gòu)

光滑表面結(jié)構(gòu)以其邊緣特有的形態(tài)快速移除了凸起物的正常工作。屑”作用而言，表面的凹槽結(jié)構(gòu)相當(dāng)于磨屑的收集如圖 2.1 所示。如果這些磨屑不能及時被清理掉會隨生耕犁現(xiàn)象致使磨損加劇，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)咬死磨屑，避免三體磨損�！吧帷钡淖饔谩１砻婵棙�(gòu)的存在既增大了摩擦表面的實(shí)際接觸面積。眾所周知摩擦過程中會伴隨著觸表面加速氧化造成磨損加劇。表面織構(gòu)的存在可以氧化的發(fā)生。而且實(shí)際接觸面積減小后，一定程度上作用對減阻耐磨也起到一定的作用。研究表明帶有表試件，表面非光滑試件的整體剛度要低于普通試件接觸表面會相互擠壓易產(chǎn)生犁溝，而帶有表面織構(gòu)的時易發(fā)生形變，形變起到了緩沖作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納秒激光雕刻柱塞表面工藝參數(shù)研究[J]. 王國榮,王騰,李蓉,胡圣華,邱順佐.  激光與紅外. 2018(09)
[2]激光表面處理技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 王書亮,付朝政,蘇曉慧,付春艷,劉麗,任呈強(qiáng).  材料保護(hù). 2017(06)
[3]同點(diǎn)間隔多次激光微織構(gòu)工藝研究[J]. 符永宏,劉強(qiáng)憲,葉云霞,華�？�,康正陽,符昊.  中國激光. 2015(12)
[4]葉片表面減阻織構(gòu)設(shè)計綜述[J]. 張臣,史桂林.  航空制造技術(shù). 2015(22)
[5]抽油泵柱塞表面化學(xué)沉積Ni-P-SiC鍍層的制備及性能研究[J]. 姜民政,張玉娥,董康興,趙國峰.  功能材料. 2014(15)
[6]抽油泵基本原理及其管理技術(shù)[J]. 魏子棋.  黑龍江科技信息. 2013(24)
[7]淺析當(dāng)前中國石油開采的現(xiàn)狀及其措施[J]. 馬玲.  中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2013(01)
[8]油田抽油泵泵效影響因素分析[J]. 羅曉莉,陳超,蘇亞強(qiáng).  科技傳播. 2011(03)
[9]沙漠蜥蜴體表抗沖蝕磨損的生物耦合特性[J]. 高峰,任露泉,黃河,于亞莉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2009(01)
[10]潤滑條件下激光加工紋理的摩擦磨損[J]. 呂文斐,方亮.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2009(01)

博士論文
[1]抽油泵柱塞仿生六邊形織構(gòu)表面摩擦和潤滑性能研究[D]. 鄭龍.吉林大學(xué) 2018
[2]仿生結(jié)構(gòu)在潤滑條件下耐磨性能的研究[D]. 金敬福.吉林大學(xué) 2007

碩士論文
[1]高密封性泥漿泵活塞的試驗(yàn)研究及機(jī)理分析[D]. 孫藝文.吉林大學(xué) 2017
[2]激光微織構(gòu)活塞環(huán)潤滑性能的理論與試驗(yàn)研究[D]. 孫韶.江蘇大學(xué) 2016
[3]抽油泵柱塞表面仿生耐磨特性研究及多通道測試裝置設(shè)計[D]. 張錄豐.吉林大學(xué) 2014
[4]往復(fù)運(yùn)動下仿生非光滑表面耐磨性能研究[D]. 李龑.浙江大學(xué) 2014
[5]仿生非光滑涂層耐磨性及其摩擦表面形貌研究[D]. 王健.大連理工大學(xué) 2013
[6]長脈沖聲光調(diào)Q激光器打孔實(shí)驗(yàn)研究[D]. 許付才.華中科技大學(xué) 2013
[7]遼河油田出砂井防砂抽油泵研制與應(yīng)用[D]. 靳建光.中國石油大學(xué) 2010
[8]有桿泵故障智能診斷方法[D]. 蔡道鋼.西南石油大學(xué) 2006
[9]仿生非光滑表面滑動耐磨性試驗(yàn)及數(shù)值模擬[D]. 楊常建.吉林大學(xué) 2005



本文編號：3062936