畢業(yè)設計開題報告學生姓名：班 級：所在學院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械工程及其自動化 設計題目： 3NB—1300 鉆井泥漿泵 —動力端系統(tǒng)的設計 指導教師：完成時間：班級： 論文題目 3NB—1300 鉆井泥漿泵—動力端系統(tǒng)的設計一、選題背景和意義：隨著改革開放的深入及中國加入世貿(mào)組織，我國石油鉆井隊伍“充分利用國內(nèi)外兩種資源、兩個市場” ，實施走出去的戰(zhàn)略，進入國際鉆井市場，為了滿足參與國際市場的需要，中石油、中石化都在不斷加大鉆井設備的投入，同時加快老鉆井機的更新改造和新型輕便鉆井機研制步伐，加之國際市場對鉆井泵的需求增大，使得鉆井泵的供求矛盾更加突出，各類型鉆井泵的缺口每年達200 臺左右。根據(jù) 2000 年的統(tǒng)計，中國擁有鉆機 1000 余臺，占世界鉆機總量的 32%，其中中石油集團公司擁有 702 臺，因此，中石油集團公司的鉆機的情況基本反映了國內(nèi)鉆機的現(xiàn)狀，然而國內(nèi)生產(chǎn)鉆井泵的企業(yè)由于各自產(chǎn)品為多年前開發(fā)，結(jié)構(gòu)不盡合理，難以滿足現(xiàn)代鉆井工藝的要求，其缺點主要是①鉆井泵質(zhì)量大，難以適應現(xiàn)代輕便鉆機的要求，制約鉆機的移運性；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，不能完全滿足現(xiàn)代鉆井工藝的需要；④結(jié)構(gòu)不合理，部分強度冗余，部分剛度不足，可靠性低，難以滿足鉆井機高可靠性要求；⑤缸套壽命短，難以滿足鉆機高效率要求。目前國內(nèi)外鉆井泵的主要形式仍為三缸單作用往復泵，為了適應現(xiàn)代鉆井工藝的要求，合理降低泵的沖次，適當增加泵的沖程長度，既滿足鉆井過程中的排量要求，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計方向。二、課題關(guān)鍵問題及難點：本題目將設計一臺 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、鉆井泥漿泵的動力部分（包括傳動軸、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）及潤滑部分，本子題目將對 3NB-1300 鉆井泥漿泵的動力端系統(tǒng)進行詳細的設計，往復泵的動力端是將傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動，同時對旋轉(zhuǎn)運動作必要的減速的機構(gòu)，其動力端主要包括：傳動軸、主軸、齒輪副、連桿十字頭和中間拉桿等幾部分。關(guān)鍵問題：對鉆井泥漿泵的動力端系統(tǒng)進行詳細設計。根據(jù)以下數(shù)據(jù)進行設計① 泵型：臥式三缸單作用② 輸入功率：956 千瓦③ 齒輪傳動比：I=128/35=3.657④ 主動軸額定轉(zhuǎn)速：437.77 轉(zhuǎn)/分⑤ 外形尺寸（長*寬*高）：5050*2406.5*2655⑥ 總質(zhì)量（包括皮帶輪、予壓空氣包和噴淋系統(tǒng)）：22300Kg；難點：鉆井泵動力端各部分零件的潤滑問題及動力端常見故障及處理。由于鉆井泵工作條件十分惡劣，工況也異常復雜，因此對鉆井泵的可靠性和安全性提出越來越高的要求，鉆井泵長時間工作在這種惡劣的環(huán)境中，鉆井泵各個組成零部件都需要保證足夠的潤滑，使其能夠滿足工作需要。動力端各部分零件的潤滑：對動力端進行潤滑時，必須采用粘度合適而且清潔的油，根據(jù)目前市場上油料情況，冬夏季均可采用 14 號柴油機油，要堅持每天檢查油底殼油面，發(fā)現(xiàn)油面過低時應添足，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)松動時，要立即上緊。要經(jīng)常檢查各軸承的溫度，采用黃油潤滑部位，要堅持每周打黃油，每次打黃油時，要先將黃油嘴上的污垢清除干凈。潤滑油池的機油沒工作 1000 小時就要換新油，而且應在泥漿泵剛剛停下來，油還是熱的情況下進行換油。吸入濾清器和磁力濾清器在換油時進行清洗，排出管路上的另一個濾清器，每工作 300 小時清洗一次。機油壓力表所指示的壓力，應在各個泵規(guī)定的范圍內(nèi)。動力端常見故障及處理：往復泵動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的泵，工作響聲很大，多是安裝和制造質(zhì)量問題。對于工作過一段時間的泵來說，動力端出現(xiàn)不正常的響聲，說明該泵動力端一定有故障，為了判斷和排除這些故障，首先要進行泵的外部檢查，如：檢查十字頭部分，檢查連桿部分，若通過檢查均無故障，運轉(zhuǎn)泵以后響聲依然不正常，則就應該檢查液力端了。三、調(diào)研報告（或文獻綜述）：1、鉆井泵的發(fā)展趨勢多年來鉆井的實踐證實，只有臥式活塞泵能滿足鉆井工藝要求，鉆井使用的活塞泵傳動功率由 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，對不同結(jié)構(gòu)泵的排量不均勻度進行分析，結(jié)果表明，曲柄錯角 120°的三缸泵比其其他方曲柄錯角等的多剛泵都有力；三缸以上的泵由于結(jié)構(gòu)復雜，維修困難和易磨損而難以廣泛應用。近年相繼開始研制出 5 缸、7 缸斜盤型軸向柱塞泵、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用，所以目前國內(nèi)外鉆井泵的主要形式仍為三缸單作用往復泵。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，減少機修時間和使用費用。缸套采用離心澆鑄的雙金屬毛坯或雙金屬軋制鋼管制造，動力端機座有鑄件和焊接件，傳動采用小螺旋角斜齒輪傳動和款槽人字齒輪，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。十字頭滑動面井表面淬火磨削，總的來說，俄羅斯三缸泵易損件的使用壽命較低，與先進水平相比，尚有不小差距，然而，由于其三缸泵多數(shù)運轉(zhuǎn)速度較小，而且傳動可以調(diào)速，因此，泵的功率發(fā)揮較好。3、研究內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)鉆井行業(yè)的發(fā)展方向是提高實效、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。運用高速、高壓噴射鉆井工藝是這一趨勢的必然選擇。高速由高可靠性的鉆機來保證，高壓噴射則由高可靠性的鉆井泵來保證。鉆井泵要適應鉆井工藝技術(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，將進一步向大功率大排量和高泵壓方向推進，其性能水平和使用壽命直接影響鉆井速度和生產(chǎn)成本，同時作為野外重要設備，工作條件十分惡劣，工況也異常復雜，對鉆井泵的可靠性和安全性提出越來越高的要求。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：動力端系統(tǒng)的設計查閱相關(guān)資料，弄清楚鉆井泵動力端系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，查閱得動力端系統(tǒng)由傳動軸、主軸、齒輪副、連桿十字頭和中間拉桿等幾部分組成。在弄清楚動力端系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的基礎上，查閱相關(guān)工具書得知泥漿泵動力端因主軸對連桿相互位置的不同殼分為兩大類，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)比較堅固，但存在著一定的缺點，由于齒輪和曲柄銷之間，要裝兩副軸承和曲柄夾板，致使兩個液缸中心距增大，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，主軸承上的負荷也較第一種結(jié)構(gòu)小，這種結(jié)構(gòu)的強度最好，工作可靠，維修方便，但制造較復雜，而且需要大直徑的滾動軸承，但隨著大直徑滾動軸承的解決，這一結(jié)構(gòu)得到了非常廣泛的應用。用 AutoCAD2004 軟件畫出動力端系統(tǒng)的平面圖形。用 Solid Works 軟件進行動力端系統(tǒng)各個部分的三維造型。 五、進度安排：第 5、 6 周：畢業(yè)實習第 7、 8 周：調(diào)查研究，收集、查閱資料、資料翻譯，擬定方案、開題第 9、 10 周：對 3NB-1300 鉆井泥漿泵的泵殼進行總體結(jié)構(gòu)設計并繪制草圖第 11、12 周：詳細設計泵殼的零部件，并繪制零件圖。第 13、14 周：詳細設計泵殼的零部件，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：對關(guān)鍵部件進行詳細的設計計算，撰寫畢業(yè)設計說明書第 19 周：畢業(yè)答辯六、指導教師意見：簽字： 年 月 日七、教研室（或開題審查小組）意見：簽字： 年 月 日注：不夠可以加附頁 教務處制