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泥浆泵活塞的失效分析及改进措施王红阁,杨师斌(平顶山工学院,河南平顶山467001)摘要:通过对泥浆泵活塞常见失效形式的详细分析,提出泥浆泵活塞根部及其皮碗唇部应力集中是造成泥浆泵活塞过早失效的根源所在,并给出了经实际检验后的改进方案,提高了泥浆泵的使用寿命。关键词:泥浆泵活塞;改进;失效;寿命中图分类号:TH31文献标志码:B文章编号:100320794(2008)0520155203AnalysisofIneffectivenessofDrillingPumpPistonandImprovedMeasuresWANGHong-ge,YANGShi-bin(PingdingshanCollegeofTechnology,Pingdingshan467001,China)Abstract:Makingdetailedanalysesofcommonformsofineffectivenessofdrillingpumppiston,proposesthecauseofprematureineffectivenessofdrillingpumppistonisthestressconcentrationofdrillingpumppistonrootandservo-pistoncupleatherlip.Putsforththeimprovementprogramwhichhasbeenprovenbypracticaltesttoextendtheservicelifeofdrillingpump.Keywords:drillingpumppiston;improvement;ineffectiveness;servicelife0引言泥浆泵是在钻井过程中,携带井底岩屑,供给井底钻具动力,向井底输送和循环钻井液的往复泵。随着煤矿业的发展,泵的工作压力越来越高,功率要基准与可变截面扫描功能相结合方法绘制精确凸轮轮廓,将凸轮传动模型代替曲柄连杆机构后,得到改进后的结构模型。进入运动分析模块,设定曲轴转速100rΠmin,最后生成三活塞杆的速度曲线(图4)。三缸流量叠加后可得到恒定输出和恒定输入(输入与输出叠加均为一直线),也即证明了按式(4)设计的凸轮取代曲柄连杆机构后,可使泵达到无脉动恒流量输出的性能要求。代替原有的曲柄连杆机构,可使泵的结构简单、重量减小。(2)根据活塞等加速-等速-等减速运动规律设计凸轮轮廓曲线,是恒流量输出的基础。从ProΠE仿真结果看,凸轮传动泥浆泵可得到恒流量曲线,从根本上解决泥浆泵的流量压力脉动问题,提高了泵的使用寿命和可靠性,这是传统曲柄连杆机构泥浆泵无法解决的问题。(3)本文为BW-150泥浆泵改进的可行性提供了理论基础,通过对凸轮机构的优化、凸轮高副摩擦问题的解决等一系列后续工作,可使改进后的泥浆泵满足振动小,流量稳定的工作场合。参考文献:1郭玉华,薛明,等.基于ProΠE的等加等减速凸轮三维模型设计J.煤矿机械,2007,28(6):84-85.2董怀荣,王平.三缸单作用恒流量往复泵中凸轮机构设计J.石油化工高等学校学报,2004,17(1).3沈学海.钻井往复泵原理与设计M.北京:机械工业出版社,1990.4张慧峰,董怀荣.凸轮机构3缸单作用恒流量往复泵特性分析J.江苏石油化工学院学报,2002,14(2).作者简介:张建明(1981-),江苏张家港人,现中国地质大学机械与电子工程学院06级硕士研究生,专业为机械设计及理论,电子信箱:jianming072993@yahoo.cn.图4凸轮传动泥浆泵模型及三活塞速度曲线4结语(1)BW-150泥浆泵的传动端采用了凸轮机构收稿日期:2008201204—155—Vol129No15泥浆泵活塞的失效分析及改进措施———王红阁,等第29卷第5期求也越来越大,而制造和维修成本要求降低,广泛采用的金属缸套寿命达到500～700h,活塞的一般平均寿命仅在150～180h,它远远不能满足日益发展的高泵压,大排量的现代钻井工艺要求。本文针对此问题进行了详细的理论分析,设计出了合理的活塞结构,从而使活塞寿命提高到200～380h,降低了钻井成本,提高了效益。1活塞的失效分析本文所研究的活塞是三缸单作用泥浆泵活塞,属于胀紧式活塞,胀紧式活塞是靠装配状态活塞环对缸套内壁的弹力实现密封的。这种活塞的总体结构简单,活塞环可更换,应用十分广泛。(1)磨损失效磨损失效是活塞的正常失效形式,活塞正常失效的主要原因就是磨砺性微粒参与下的正常磨损。微小磨粒首先进入活塞皮碗与缸套的接触面,这些磨粒与缸套或活塞有一个相对运动速度,这个速度远小于活塞运动速度。正是这种磨粒对皮碗和缸套的相对运动,造成了活塞皮碗的磨耗和缸套的磨损。微小磨粒进入结合面有如下渠道:①磨粒进入活塞密封面是在