抽油泵柱塞表面织构优化与摩擦特性研究

发布时间：2021-03-04 09:01

　　石油是国家经济发展不可或缺的支柱性能源。目前石油的开采方式以机械采油为主,而有杆抽油泵是机械采油的主要手段。抽油泵柱塞作为有杆抽油泵的核心部件对抽油泵的使用寿命与工作效率起到关键作用。由于摩擦而引起的表面磨损是导致抽油泵柱塞失效的主要原因。同时,随着进入开采后期,抽油泵工作环境变得恶劣,原油中含砂量与含水量升高,这将加速缩短抽油泵柱塞使用寿命,降低泵效,制约油井产量。因此,设计并优化抽油泵柱塞表面,提高其摩擦性能已成为油田亟待解决的关键问题。而仿生非光滑理论为抽油泵柱塞减阻耐磨提供了新的设计思路。表面织构作为仿生非光滑设计的一种形式,已经被广泛应用于机械零部件表面,同时,相关学者已将仿生表面织构应用于抽油泵柱塞表面。基于此,文本围绕抽油泵柱塞表面织构的优化与摩擦特性展开研究。首先,本文概述了表面织构的减阻机理及其优化方法,提出了优化模型。根据柱塞与泵筒的运动特点对该运动副进行简化,建立了三维几何模型并设计出摩擦试样,为接下来的表面织构尺寸优化及其摩擦试验奠定基础。其次,本文为满足试验样件及柱塞实际加工需求,设计了一种可以加工平面和回转面的激光装置。根据实际加工需求,先后设计了机械结构、... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

抽油泵工作原理示意图

具有防磨损、防砂卡等特性，当柱塞向上运动砂石会被带出，这种做法减少了三体磨损进而延长了柱塞刮砂倒角的设计也存在一定的问题，砂砾会沿着刮砂倒生，因此有研究人员设计出了旋转式排沙槽，在柱塞两端柱塞运动到两端时砂石可以顺着沟槽排出[15]。祖世强等人中、下设置截面为半圆形的螺旋防砂槽减少抽油泵柱塞与密封与润滑，防砂槽的改进在一定程度上减小了磨粒磨损深度过深会导致漏失从而影响泵效。孙宝福等人设计的内结构新颖防砂效果显著，如图 1.2 中 b 所示，同时“S”型常好的作用，但是这种结构不适用于井口小的油田且结构

光滑表面结构以其边缘特有的形态快速移除了凸起物的正常工作。屑”作用而言，表面的凹槽结构相当于磨屑的收集如图 2.1 所示。如果这些磨屑不能及时被清理掉会随生耕犁现象致使磨损加剧，严重的甚至会出现咬死磨屑，避免三体磨损。“散热”的作用。表面织构的存在既增大了摩擦表面的实际接触面积。众所周知摩擦过程中会伴随着触表面加速氧化造成磨损加剧。表面织构的存在可以氧化的发生。而且实际接触面积减小后，一定程度上作用对减阻耐磨也起到一定的作用。研究表明带有表试件，表面非光滑试件的整体刚度要低于普通试件接触表面会相互挤压易产生犁沟，而带有表面织构的时易发生形变，形变起到了缓冲作用。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[6]长脉冲声光调Q激光器打孔实验研究[D]. 许付才.华中科技大学 2013
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本文编号：3062936