鉆井泥漿泵之動(dòng)力端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）

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根據(jù)2000年的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)擁有鉆機(jī)1000余臺(tái)，占世界鉆機(jī)總量的32%，其中中石油集團(tuán)公司擁有702臺(tái)，因此，中石油集團(tuán)公司的鉆機(jī)的情況基本反映了國(guó)內(nèi)鉆機(jī)的現(xiàn)狀，然而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鉆井泵的企業(yè)由于各自產(chǎn)品為多年前開(kāi)發(fā)，結(jié)構(gòu)不盡合理，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代鉆井工藝的要求，其缺點(diǎn)主要是①鉆井泵質(zhì)量大，難以適應(yīng)現(xiàn)代輕便鉆機(jī)的要求，制約鉆機(jī)的移運(yùn)性；②沖程短，沖次高。鉆井泵在不適合的沖次范圍內(nèi)工作，致使液力端壽命短；③泵壓偏低，不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代鉆井工藝的需要；④結(jié)構(gòu)不合理，部分強(qiáng)度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿(mǎn)足鉆井機(jī)高可靠性要求；⑤缸套壽命短，難以滿(mǎn)足鉆機(jī)高效率要求。 目前國(guó)內(nèi)外鉆井泵的主要形式仍為三缸單作用往復(fù)泵，為了適應(yīng)現(xiàn)代鉆井工藝的要求，合理降低泵的沖次，適當(dāng)增加泵的沖程長(zhǎng)度，既滿(mǎn)足鉆井過(guò)程中的排量要求，又能確保泵的自吸性能，充分發(fā)揮了泵的效能，成為今后鉆井泵的設(shè)計(jì)方向。 二、課題關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)： 本題目將設(shè)計(jì)一臺(tái)3NB-1300鉆井泥漿泵。該泥漿泵主要由以下幾大部分組成:泵殼部分、鉆井泥漿泵的動(dòng)力部分（包括傳動(dòng)軸、主軸、齒輪副、連桿十字頭和中間拉桿等）、鉆井泵的液力部分（包括缸蓋總成、凡爾總成、拉桿、活塞與缸套等）及潤(rùn)滑部分，本子題目將對(duì)3NB-1300鉆井泥漿泵的動(dòng)力端系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，往復(fù)泵的動(dòng)力端是將傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作必要的減速的機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力端主要包括：傳動(dòng)軸、主軸、齒輪副、連桿十字頭和中間拉桿等幾部分。 關(guān)鍵問(wèn)題：對(duì)鉆井泥漿泵的動(dòng)力端系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 根據(jù)以下數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì) ① 泵型：臥式三缸單作用 ② 輸入功率：956千瓦 ③ 齒輪傳動(dòng)比：I=128/35=3.657 ④ 主動(dòng)軸額定轉(zhuǎn)速：437.77轉(zhuǎn)/分 ⑤ 外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）：5050*2406.5*2655 ⑥ 總質(zhì)量（包括皮帶輪、予壓空氣包和噴淋系統(tǒng)）：22300Kg； 難點(diǎn)：鉆井泵動(dòng)力端各部分零件的潤(rùn)滑問(wèn)題及動(dòng)力端常見(jiàn)故障及處理。 由于鉆井泵工作條件十分惡劣，工況也異常復(fù)雜，因此對(duì)鉆井泵的可靠性和安全性提出越來(lái)越高的要求，鉆井泵長(zhǎng)時(shí)間工作在這種惡劣的環(huán)境中，鉆井泵各個(gè)組成零部件都需要保證足夠的潤(rùn)滑，使其能夠滿(mǎn)足工作需要。 動(dòng)力端各部分零件的潤(rùn)滑：對(duì)動(dòng)力端進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)，必須采用粘度合適而且清潔的油，根據(jù)目前市場(chǎng)上油料情況，冬夏季均可采用14號(hào)柴油機(jī)油，要堅(jiān)持每天檢查油底殼油面，發(fā)現(xiàn)油面過(guò)低時(shí)應(yīng)添足，并找出漏油部位，加以堵漏。每班要檢查各連接螺釘緊固程度，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，要立即上緊。要經(jīng)常檢查各軸承的溫度，采用黃油潤(rùn)滑部位，要堅(jiān)持每周打黃油，每次打黃油時(shí)，要先將黃油嘴上的污垢清除干凈。潤(rùn)滑油池的機(jī)油沒(méi)工作1000小時(shí)就要換新油，而且應(yīng)在泥漿泵剛剛停下來(lái)，油還是熱的情況下進(jìn)行換油。吸入濾清器和磁力濾清器在換油時(shí)進(jìn)行清洗，排出管路上的另一個(gè)濾清器，每工作300小時(shí)清洗一次。機(jī)油壓力表所指示的壓力，應(yīng)在各個(gè)泵規(guī)定的范圍內(nèi)。 動(dòng)力端常見(jiàn)故障及處理：往復(fù)泵動(dòng)力端的故障往往都伴隨著出現(xiàn)不正常的響聲，如果是新泵或者是剛剛大修過(guò)的泵，工作響聲很大，多是安裝和制造質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)于工作過(guò)一段時(shí)間的泵來(lái)說(shuō)，動(dòng)力端出現(xiàn)不正常的響聲，說(shuō)明該泵動(dòng)力端一定有故障，為了判斷和排除這些故障，首先要進(jìn)行泵的外部檢查，如：檢查十字頭部分，檢查連桿部分，若通過(guò)檢查均無(wú)故障，運(yùn)轉(zhuǎn)泵以后響聲依然不正常，則就應(yīng)該檢查液力端了。 三、調(diào)研報(bào)告（或文獻(xiàn)綜述）： 1、鉆井泵的發(fā)展趨勢(shì) 多年來(lái)鉆井的實(shí)踐證實(shí)，只有臥式活塞泵能滿(mǎn)足鉆井工藝要求，鉆井使用的活塞泵傳動(dòng)功率由300kw到2000kw，最大排量8～50L∕s最小排量下的最高壓力為9～40Mpa.從排量的均衡性，對(duì)不同結(jié)構(gòu)泵的排量不均勻度進(jìn)行分析，結(jié)果表明，曲柄錯(cuò)角120°的三缸泵比其其他方曲柄錯(cuò)角等的多剛泵都有力；三缸以上的泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難和易磨損而難以廣泛應(yīng)用。近年相繼開(kāi)始研制出5缸、7缸斜盤(pán)型軸向柱塞泵、雙缸單作用液壓鉆井泵等新型鉆井泵，但由于維修不便及使用壽命等因素限制了其推廣應(yīng)用，所以目前國(guó)內(nèi)外鉆井泵的主要形式仍為三缸單作用往復(fù)泵。 2、俄羅斯三缸鉆井泵的現(xiàn)狀 俄羅斯三缸泵的液力端，閥箱采用I型直通式和L型，閥箱的吸入閥和排出閥不是分體結(jié)構(gòu)，而是一體式液力模塊，吸入閥采用液力壓緊裝置，不靠螺紋壓緊，壓緊裝置內(nèi)充滿(mǎn)液壓油，其殼體與閥箱螺紋連接。排出閥用冠形螺紋壓蓋壓緊，活塞與缸套間有獨(dú)特的水封裝置，噴淋冷卻管有鉸鏈裝置，可以提高可靠性，減少機(jī)修時(shí)間和使用費(fèi)用。缸套采用離心澆鑄的雙金屬毛坯或雙金屬軋制鋼管制造，動(dòng)力端機(jī)座有鑄件和焊接件，傳動(dòng)采用小螺旋角斜齒輪傳動(dòng)和款槽人字齒輪，曲軸是由鑄造的偏心輪套在直軸上組成的，采用雙列圓錐滾子軸承。十字頭滑動(dòng)面井表面淬火磨削，總的來(lái)說(shuō)，俄羅斯三缸泵易損件的使用壽命較低，與先進(jìn)水平相比，尚有不小差距，然而，由于其三缸泵多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較小，而且傳動(dòng)可以調(diào)速，因此，泵的功率發(fā)揮較好。 3、研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù) 鉆井行業(yè)的發(fā)展方向是提高實(shí)效、降低成本和采用能夠降低成本的新工藝、新技術(shù)和新裝備。運(yùn)用高速、高壓噴射鉆井工藝是這一趨勢(shì)的必然選擇。高速由高可靠性的鉆機(jī)來(lái)保證，高壓噴射則由高可靠性的鉆井泵來(lái)保證。鉆井泵要適應(yīng)鉆井工藝技術(shù)，特別是高壓噴射鉆井、近平衡鉆井、從式定向井、水平井等新工藝新技術(shù)的要求，將進(jìn)一步向大功率大排量和高泵壓方向推進(jìn)，其性能水平和使用壽命直接影響鉆井速度和生產(chǎn)成本，同時(shí)作為野外重要設(shè)備，工作條件十分惡劣，工況也異常復(fù)雜，對(duì)鉆井泵的可靠性和安全性提出越來(lái)越高的要求。決定鉆井泵易損件壽命和工作效率的參數(shù)為泵沖次、沖程、排除壓力和吸入壓力。這些參數(shù)與有關(guān)壽命之間的關(guān)系是指數(shù)函數(shù)。實(shí)踐表明，鉆井泵80%的故障是由于缸套活塞組的磨損引起的。 四、方案論證：動(dòng)力端系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)資料，弄清楚鉆井泵動(dòng)力端系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，查閱得動(dòng)力端系統(tǒng)由傳動(dòng)軸、主軸、齒輪副、連桿十字頭和中間拉桿等幾部分組成。 在弄清楚動(dòng)力端系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)工具書(shū)得知泥漿泵動(dòng)力端因主軸對(duì)連桿相互位置的不同殼分為兩大類(lèi)，有曲柄軸的結(jié)構(gòu)和有偏心輪的結(jié)構(gòu)，有曲柄軸的結(jié)構(gòu)中，曲柄軸上用鍵裝著可拆卸的曲柄，這種結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，但存在著一定的缺點(diǎn)，由于齒輪和曲柄銷(xiāo)之間，要裝兩副軸承和曲柄夾板，致使兩個(gè)液缸中心距增大，從而增加了泵的寬度和重量。有偏心輪的結(jié)構(gòu)中，連桿是由主軸上的偏心輪帶動(dòng)的，這種結(jié)構(gòu)使液缸中心距縮短到最小，因此大大減少了泵的寬度和重量，主軸承上的負(fù)荷也較第一種結(jié)構(gòu)小，這種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度最好，工作可靠，維修方便，但制造較復(fù)雜，而且需要大直徑的滾動(dòng)軸承，但隨著大直徑滾動(dòng)軸承的解決，這一結(jié)構(gòu)得到了非常廣泛的應(yīng)用。 用AutoCAD2004軟件畫(huà)出動(dòng)力端系統(tǒng)的平面圖形。 用Solid Works軟件進(jìn)行動(dòng)力端系統(tǒng)各個(gè)部分的三維造型。 五、進(jìn)度安排： 第5、 6 周：畢業(yè)實(shí)習(xí) 第7、 8 周：調(diào)查研究，收集、查閱資料、資料翻譯，擬定方案、開(kāi)題 第9、 10 周：對(duì)3NB-1300鉆井泥漿泵的泵殼進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制草圖 第11、12 周：詳細(xì)設(shè)計(jì)泵殼的零部件，并繪制零件圖。 第13、14周：詳細(xì)設(shè)計(jì)泵殼的零部件，繪制零件圖，并繪制總裝配圖和零部件圖 第15、16周： 繼續(xù)繪制總裝配圖和零部件圖 第17、18周：對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第19周：畢業(yè)答辯 六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 七、教研室（或開(kāi)題審查小組）意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 注：不夠可以加附頁(yè) 教務(wù)處制