發(fā)布時(shí)間：2022-01-08 00:27

　　在油田鉆井中,泥漿泵是一個(gè)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(guó)是原油生產(chǎn)大國(guó),提高泥漿泵活塞的使用壽命對(duì)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(fù)運(yùn)動(dòng),要延長(zhǎng)泥漿泵活塞的使用壽命,需增大活塞的耐磨性能。在過(guò)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(guò)千百萬(wàn)年的進(jìn)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(shè)備表面的設(shè)計(jì)制造。因此,本文以蚯蚓體表功能為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),并結(jié)合大量有關(guān)耐磨、減阻的研究成果,設(shè)計(jì)表面具有凹坑形和條紋形的泥漿泵仿生活塞,對(duì)仿生活塞的性能進(jìn)行理論和試驗(yàn)的研究。設(shè)計(jì)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(guān),摩擦應(yīng)力與活塞的耐磨性相關(guān),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(yīng)力。結(jié)果表明,仿生活塞表面的最大接觸壓力、最大摩擦應(yīng)力均比標(biāo)準(zhǔn)活塞的大。凹坑活塞最大接觸壓力和最大摩擦應(yīng)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(dāng)凹坑直徑為4.5mm,凹坑夾角為15°,凹坑深度為4mm時(shí),凹坑活塞的最... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

018年底國(guó)內(nèi)石油公司累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量[3]

吉林大學(xué)博士學(xué)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(duì)低，滲碳后有較好的耐磨性。黃銅有很好的潤(rùn)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(duì)高[43]。1.2.2泥漿泵活塞結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，皮碗容易從鋼芯上脫落，進(jìn)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(dòng)強(qiáng)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(dú)更換皮碗和鋼芯，并且可以重復(fù)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(shí)，需取下卡簧和壓板，更換單獨(dú)磨損的皮碗，鋼芯可以重復(fù)使用。通過(guò)調(diào)節(jié)壓板和卡簧的松緊，調(diào)節(jié)此種活塞皮碗的過(guò)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(xué)博士學(xué)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(duì)低，滲碳后有較好的耐磨性。黃銅有很好的潤(rùn)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(duì)高[43]。1.2.2泥漿泵活塞結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，皮碗容易從鋼芯上脫落，進(jìn)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(dòng)強(qiáng)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(dú)更換皮碗和鋼芯，并且可以重復(fù)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(shí)，需取下卡簧和壓板，更換單獨(dú)磨損的皮碗，鋼芯可以重復(fù)使用。通過(guò)調(diào)節(jié)壓板和卡簧的松緊，調(diào)節(jié)此種活塞皮碗的過(guò)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(xiàn)】：
期刊論文
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[3]網(wǎng)格型仿生表面形態(tài)汽車(chē)齒輪抗疲勞性能研究與數(shù)值模擬[D]. 呂尤.吉林大學(xué) 2012
[4]凹坑型仿生形態(tài)汽車(chē)齒輪耐磨性能試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 董立春.吉林大學(xué) 2010
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[6]活塞缸套系統(tǒng)仿生非光滑界面摩擦與潤(rùn)滑機(jī)理的研究[D]. 楊洪秀.吉林大學(xué) 2008
[7]凹坑形仿生非光滑軋輥耐磨性研究[D]. 楊卓娟.吉林大學(xué) 2006
[8]內(nèi)燃機(jī)活塞缸套系統(tǒng)非光滑效應(yīng)的仿生研究[D]. 鄧寶清.吉林大學(xué) 2004

碩士論文
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[3]基于ANSYS的粗糙表面高溫接觸摩擦熱力耦合分析[D]. 王超.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[4]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
[5]滑動(dòng)摩擦溫度場(chǎng)及傳熱過(guò)程熵產(chǎn)生分析[D]. 甘信濱.東北大學(xué) 2015
[6]仿生耦合處理灰鑄鐵與剎車(chē)片的匹配研究[D]. 蘇杭.吉林大學(xué) 2013
[7]BW-150泥漿泵排量不均勻度和關(guān)鍵零件壽命研究[D]. 秦華生.中南大學(xué) 2013
[8]雙壓力角非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒輪的應(yīng)力分析及齒廓曲線的優(yōu)化[D]. 宋波.太原理工大學(xué) 2008
[9]汽車(chē)齒輪表面形態(tài)仿生抗疲勞研究[D]. 王玉潔.吉林大學(xué) 2008
[10]鋼—銅—塑三層復(fù)合材料端面摩擦條件下的溫度場(chǎng)研究[D]. 徐鴻雁.合肥工業(yè)大學(xué) 2007



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