在油田鉆井中,泥漿泵是一個薄弱環(huán)節(jié)。泥漿泵工作的環(huán)境差,其部件容易磨損失效。活塞是泥漿泵最易磨損失效部件。我國是原油生產(chǎn)大國,提高泥漿泵活塞的使用壽命對于采油行業(yè)的節(jié)能降耗具有重要的意義。泥漿泵活塞在缸套內(nèi)往復運動,要延長泥漿泵活塞的使用壽命,需增大活塞的耐磨性能。在過去的70多年里,改變表面形態(tài)的表面工程方法已被證明可有效的減少摩擦和磨損。經(jīng)過千百萬年的進化,一些生物已形成了具有優(yōu)異摩擦特性的表面紋理,其表面織構(gòu)可用于耐磨設備表面的設計制造。因此,本文以蚯蚓體表功能為設計基礎,并結(jié)合大量有關耐磨、減阻的研究成果,設計表面具有凹坑形和條紋形的泥漿泵仿生活塞,對仿生活塞的性能進行理論和試驗的研究。設計不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的凹坑活塞和條紋活塞。由于活塞表面的接觸壓力與活塞的密封性能相關,摩擦應力與活塞的耐磨性相關,所以利用有限元軟件分析仿生活塞表面的接觸壓力和摩擦應力。結(jié)果表明,仿生活塞表面的最大接觸壓力、最大摩擦應力均比標準活塞的大。凹坑活塞最大接觸壓力和最大摩擦應力受凹坑直徑影響最大,凹坑夾角影響次之,凹坑深度影響最小。當凹坑直徑為4.5mm,凹坑夾角為15°,凹坑深度為4mm時,凹坑活塞的最... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

018年底國內(nèi)石油公司累計探明石油地質(zhì)儲量[3]

吉林大學博士學位論文4的要求。泥漿泵活塞芯普遍采用低碳鋼或黃銅，碳鋼便于加工制造，成本相對低，滲碳后有較好的耐磨性。黃銅有很好的潤滑特性，銅和其合金有很好的耐腐蝕能力并利于散熱，但成本相對高[43]。1.2.2泥漿泵活塞結(jié)構(gòu)改進現(xiàn)在泥漿泵使用的活塞，從結(jié)構(gòu)上常分為兩類：整體式活塞和組裝式活塞[53]。整體式活塞是皮碗和活塞芯子成為一體，即皮碗硫化在鋼芯上，如圖1.2所示。當活塞往復運動的時候，皮碗容易從鋼芯上脫落，進入到鋼芯和缸套的間隙中，發(fā)生擠傷啃蝕失效，此活塞的使用壽命短，不停的更換失效活塞，增加了工人的勞動強度和鉆井的成本，使得生產(chǎn)效率降低了。圖1.2整體式活塞[53]Fig.1.2Integralpiston[53].圖1.3中的組裝式活塞，皮碗和鋼芯是可拆的，可以單獨更換皮碗和鋼芯，并且可以重復使用。此種活塞的皮碗套在鋼芯上，依靠壓板和卡簧的固定作用。與整體式結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)比較牢固，皮碗從鋼芯上脫落困難；更換活塞時，需取下卡簧和壓板，更換單獨磨損的皮碗，鋼芯可以重復使用。通過調(diào)節(jié)壓板和卡簧的松緊，調(diào)節(jié)此種活塞皮碗的過盈量，而整體式則不能。圖1.3組裝式活塞[53]Fig.1.3Assembledpiston[53].

吉林大學博士學位論文4的要求。泥漿泵活塞芯普遍采用低碳鋼或黃銅，碳鋼便于加工制造，成本相對低，滲碳后有較好的耐磨性。黃銅有很好的潤滑特性，銅和其合金有很好的耐腐蝕能力并利于散熱，但成本相對高[43]。1.2.2泥漿泵活塞結(jié)構(gòu)改進現(xiàn)在泥漿泵使用的活塞，從結(jié)構(gòu)上常分為兩類：整體式活塞和組裝式活塞[53]。整體式活塞是皮碗和活塞芯子成為一體，即皮碗硫化在鋼芯上，如圖1.2所示。當活塞往復運動的時候，皮碗容易從鋼芯上脫落，進入到鋼芯和缸套的間隙中，發(fā)生擠傷啃蝕失效，此活塞的使用壽命短，不停的更換失效活塞，增加了工人的勞動強度和鉆井的成本，使得生產(chǎn)效率降低了。圖1.2整體式活塞[53]Fig.1.2Integralpiston[53].圖1.3中的組裝式活塞，皮碗和鋼芯是可拆的，可以單獨更換皮碗和鋼芯，并且可以重復使用。此種活塞的皮碗套在鋼芯上，依靠壓板和卡簧的固定作用。與整體式結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)比較牢固，皮碗從鋼芯上脫落困難；更換活塞時，需取下卡簧和壓板，更換單獨磨損的皮碗，鋼芯可以重復使用。通過調(diào)節(jié)壓板和卡簧的松緊，調(diào)節(jié)此種活塞皮碗的過盈量，而整體式則不能。圖1.3組裝式活塞[53]Fig.1.3Assembledpiston[53].

【參考文獻】：
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[7]BW-150泥漿泵排量不均勻度和關鍵零件壽命研究[D]. 秦華生.中南大學 2013
[8]雙壓力角非對稱漸開線直齒輪的應力分析及齒廓曲線的優(yōu)化[D]. 宋波.太原理工大學 2008
[9]汽車齒輪表面形態(tài)仿生抗疲勞研究[D]. 王玉潔.吉林大學 2008
[10]鋼—銅—塑三層復合材料端面摩擦條件下的溫度場研究[D]. 徐鴻雁.合肥工業(yè)大學 2007



本文編號：3575551