BW-150泥浆泵排量不均匀度和关键零件寿命研究

发布时间：2017-03-29 10:10

  本文关键词：BW-150泥浆泵排量不均匀度和关键零件寿命研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摘要：在现代钻井作业中,泥浆泵俗有钻机“心脏”之称。而泵阀、活塞等零件容易损坏,维护成本高,影响泥浆泵寿命,亟待解决。本文以铜陵有色公司使用的BW-150泥浆泵为研究对象,针对排量波动、易损件寿命短等问题,开展了泥浆泵排量不均匀度分析和关键零部件结构改进,为提高泥浆泵的使用寿命和性能提供参考。主要包括以下内容： (1)对BW-150泥浆泵进行实物测绘,建立泵体3D模型图。分析曲柄连杆机构、活塞等运动特性；推导了泥浆泵的瞬时排量、平均排量计算公式；根据BW-150泥浆泵结构尺寸、技术参数分析产生排量和压力波动的原因；在Pro/E下完成泵的动力仿真,验证计算结果的正确性。从降低泵的排量和压力波动、提高易损件寿命角度出发,提出采用对不同λ值的泥浆泵分类计算空气包气囊体积的方法,确定BW-150泥浆泵的气囊体积。 (2)研究了泥浆泵活塞的主要失效形式,建立了活塞的受力分析模型,对活塞皮碗在多种工作状态下的应力应变情况进行有限元分析,研究发现皮碗的根部与端部应力值最大,易出现裂纹等。采用分析结果改进活塞结构,并通过实验验证,发现改进后的活塞皮碗寿命由13.56h提高至32.88h。 (3)研究了泵阀的工作性能,分析了泵阀的主要失效形式,并提出了提升泵阀结构改进措施。对泵阀阀箱在最大工作压力(7MPa)下的应力分布情况进行有限元分析,结果表明最大应力出现在泵阀安装孔腔附近,造成沿Y方向应变量约为0.37×10-5。阀箱总体强度符合要求,并可适当减小壁厚。
【关键词】：泥浆泵 排量不均匀度 结构改进 有限元分析 寿命
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH321
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 泥浆泵的作用和工作特点9-11
• 1.1.1 泥浆泵的作用9-10
• 1.1.2 泥浆泵的工作特点10-11
• 1.2 泥浆泵的发展现状和趋势11-13
• 1.3 研究意义13-14
• 1.4 本课题的研究内容14-15
• 2 BW-150泥浆泵结构设计与排量分析15-32
• 2.1 BW-150泥浆泵的技术参数15
• 2.2 BW-150泥浆泵的工作原理与运动分析15-21
• 2.3 BW-150泥浆泵的三维实体造型设计21-24
• 2.3.1 泥浆泵总体三维造型设计21
• 2.3.2 泥浆泵关键组件的三维造型设计21-24
• 2.4 BW-150泥浆泵的排量分析与控制24-31
• 2.4.1 泥浆泵的理论排量计算方法24-25
• 2.4.2 泥浆泵的排量不均匀度分析25-26
• 2.4.3 排量不均匀度的控制方法26-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 活塞皮碗的寿命分析与结构改进32-46
• 3.1 活塞的结构形式32-33
• 3.2 影响活塞寿命的因素33-34
• 3.3 活塞的失效形式34-35
• 3.4 活塞皮碗的受力分析35-36
• 3.5 活塞皮碗的材料特性36
• 3.6 活塞皮碗的应力应变分析36-41
• 3.6.1 假设与简化37
• 3.6.2 活塞皮碗模型建立37-38
• 3.6.3 结果分析38-41
• 3.7 活塞皮碗的结构改进41-43
• 3.8 活塞皮碗的寿命实验43-45
• 3.9 本章小结45-46
• 4 泵阀与阀箱的工作性能研究46-52
• 4.1 泵阀的结构形式46-47
• 4.2 泵阀的工作原理分析47-48
• 4.3 泵阀的失效形式分析48-49
• 4.4 提升泵阀工作性能的措施49
• 4.5 阀箱的应力应变分析49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 总结和展望52-54
• 5.1 全文总结52
• 5.2 未来展望52-54
• 参考文献54-57
• 企业证明57-58
• 攻读硕士学位期间主要的学术成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：274215