泥浆泵的分析介绍

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泥浆泵工作原理和性能与分类

泥浆泵工作原理和性能与分类

泥浆泵工作原理和性能与分类泥浆泵是一种用于输送泥浆或其他流体的机械设备,广泛应用于石油、化工、矿山、冶金、建筑等行业。

泥浆泵的工作原理主要包括三个部分:泵体、中心轴线和滚动轴承。

泵体是泥浆泵的主要部件,其内部包含一个或多个叶轮。

当电机带动叶轮旋转时,因为叶轮的旋转运动,使得泥浆进入泵体。

在进入泵体后,泥浆会被叶轮切割和挤压,产生一定的动能和压力。

随着叶轮的旋转,泥浆会被推向出口处,并通过出口管道排出。

所有泥浆泵都有一个中心轴线,它是泵体和电机之间的连接部分。

中心轴线负责传递电机的动力给泵体和叶轮,使其能够旋转和工作。

中心轴线通常由高强度材料制成,以承受旋转时的力和压力。

滚动轴承是泥浆泵中的关键部件,承载泵体和中心轴线的重量,减少运动时的摩擦,确保泵体和中心轴线的相对运动光滑和稳定。

滚动轴承具有较高的耐磨性和耐高温性能,以适应恶劣的工业环境。

泥浆泵性能与分类:泥浆泵的性能主要包括流量、扬程、效率和功率等方面。

流量是指单位时间内泥浆流经泵体的体积。

泥浆泵的流量通常在设计参数中有明确的要求,根据具体的工程需求选择合适的流量。

扬程是指泥浆泵能够克服阻力提供的输送高度,与泵的出口压力有关。

扬程越大,泵的出口压力越高,适用于输送距离较远或高度较高的工程需求。

效率是指泥浆泵输送工作所消耗的能量与输入的能量之间的比率。

高效率的泥浆泵可以减少能源的浪费,提高工作效率。

功率是指泥浆泵在运行中消耗的能量量,通常以千瓦(KW)为单位。

与效率相比,功率更直接地反映了泵的能耗情况。

根据泥浆泵的用途和结构特点,可以将其分类为离心式泥浆泵、柱塞式泥浆泵和螺杆泵等。

离心式泥浆泵是泥浆泵最常见的类型,通过叶轮的旋转产生离心力,使泥浆沿着轴线方向被吸入并排出。

离心泵广泛应用于石油、石化、冶金、矿山、建筑等工业领域。

柱塞式泥浆泵采用活塞式工作方式,主要由柱塞和缸体组成。

柱塞的上下运动产生泵送效果,适用于输送高粘度的泥浆和液体。

螺杆泵是一种密封结构简单、耐磨耐腐蚀的泥浆泵,主要用于低压、高粘度或含有固体颗粒的泥浆输送。

石油钻井泥浆泵的维修方法分析

石油钻井泥浆泵的维修方法分析

石油钻井泥浆泵的维修方法分析发布时间:2021-09-29T01:01:15.531Z 来源:《科学与技术》2021年第15期作者:刘涛[导读] 泥浆泵是油田钻井工作中不可或缺的一种钻井配套设备,在钻探过程中主要用来传输水、泥浆等物质,起到冷却钻头、冲洗钻头等一系列重要作用。

刘涛中石化四机石油机械有限公司 434020摘要:泥浆泵是油田钻井工作中不可或缺的一种钻井配套设备,在钻探过程中主要用来传输水、泥浆等物质,起到冷却钻头、冲洗钻头等一系列重要作用。

本文首先介绍了石油钻井泥浆泵的工作原理,其次分析其常见故障,最后就石油泥浆泵在日常维修中需要注意的事项进行探讨,提出建议。

关键字:石油钻井;泥浆泵;维修方法前言:泥浆泵是石油钻井生产作业中的关键配套设备,但是由于泥浆泵所输送的泥浆中含有大量泥砂含、其粘性大、压力高,且具有一定的腐蚀性,很容易使泥浆泵各个部件受到磨损而无法进行正常的工作,因此维修方法的选择就至关重要,合理有效的维修手段有着延长泥浆泵使用寿命的重要意义。

1.石油钻井泥浆泵的工作原理石油钻井泥浆泵是一种容积式泥浆泵,主要通过周期性地改变密封工作腔的容积,将原来的机械动能转化为承载传输液体的压力能,进而完成作业。

泥浆泵的运作主要分为吸入过程和排出过程,随着机器不停的运作,泥浆泵重复着吸入过程和排出过程,利用这两个过程将吸入的液体不断地送往井底,下面将简要阐述吸入和排出的工作流程。

吸入过程主要利用动力机的皮带、转动轴、齿轮等组成部分的运动进而带动主轴及与其连接的曲柄转动,当曲柄逆时针旋转时,活塞运动到驱动端,液缸内压力逐渐减小并形成真空,在表面压力影响下,吸入阀门被吸入池中的液体顶开,进入液缸,直到活塞移动到右端点,吸入过程不再继续,开始进行排出过程,曲柄继续沿逆时针方向旋转,这时活塞开始向着该方向移动,液缸内液体由于受到挤压,压力升高,此时,吸入阀门关闭,排出阀门被顶开,液体进入排出管,直到活塞运动到左端点,排出过程结束[1]。

泥浆泵工作原理

泥浆泵工作原理

泥浆泵工作原理泥浆泵是一种重要的钻井设备,广泛应用于石油、天然气和地质工程等行业。

它的主要作用是将泥浆压入钻井井筒,并通过管道系统将泥浆传递到井底,同时也可以通过系统回收钻井液体。

泥浆泵的工作原理主要分为两部分:泵体和泵腔。

泵体是泥浆泵的主体部分,它包括驱动装置和泵头。

驱动装置一般采用电机、柴油发动机或气动机,根据不同的工况选择不同的驱动装置。

泵头是将电机的动力转化为压力能的装置,使泥浆能够被压入井筒。

在泵腔中,通过活塞、活塞杆、气阀、吸入阀和排出阀等关键部件的协作,完成了将泥浆从泵腔中吸入并压入井筒的过程。

泥浆泵的工作原理可以简单概括为下面的几个步骤:第一步:吸入阶段当驱动装置启动后,传递的动力将泵体内的活塞活动起来。

活塞向后运动时,与活塞杆联动,再通过活塞杆与气阀连接。

在活塞向后移动的过程中,排出阀关闭,同时吸入阀打开。

泵腔内的空气在活塞的作用下被压缩,形成负压,使得泥浆能够通过吸入阀进入泵腔。

第二步:排出阶段当活塞到达极端位置时,活塞开始向前运动。

此时,吸入阀关闭,泥浆无法在此时进入泵腔。

同时,排出阀打开,使泥浆能够通过排出阀排出。

活塞通过压缩工作室内的泥浆,增加泥浆的压力,并将泥浆推入井筒。

第三步:循环阶段在泵腔内,通过吸入阀和排出阀的协作不断循环进行吸入和排出的过程。

这样,泥浆就能够持续地被泵入井筒,保持井底的压力平衡,并起到冷却、润滑和清洗井壁的作用。

综上所述,泥浆泵通过驱动装置和泵体的设计,实现了将泥浆压入井筒的过程。

泥浆泵工作原理的核心在于泵腔内的吸入和排出过程,通过活塞与活塞杆、气阀、吸入阀和排出阀等关键部件的协作,不断地将泥浆压入井筒,实现钻井过程中的泥浆循环和润滑清洗作用。

泥浆泵的稳定工作能够提高钻井效率,保障井底施工工艺顺利进行,对钻井作业具有重要的促进作用。

泥浆泵结构及工作原理

泥浆泵结构及工作原理

泥浆泵结构及工作原理
1.泥浆泵的主要结构及组成:泥浆泵是由泵体、泵盖、叶轮和轴等组成。

其主要零件有:叶轮、泵盖、泵轴、轴套等。

如图1所示。

2.工作原理:在电动机的驱动下,叶轮旋转,带动密封环与轴上的密封腔(即吸水池)接触,将密封腔内的液体吸入泵内;液体由轴上的出液口排出。

此时,由于叶轮旋转对密封腔产生离心力作用,使液体产生一定的压力,因此,在旋转的叶轮作用下,液体从吸入室向出液室方向流动;当液流到达排液孔时,由于液体压力减小(即液体的静压),而使液体排出;当液体到达出液
孔时,由于出口压力增大(即液流在出口形成压差),而使液体
从出液孔排出。

这样,随着叶轮的不停转动,在其作用下,液体不断地吸入、排出。

从而实现对泵的连续循环输送。

3.泥浆泵的使用与维护:泥浆泵应在工作前灌满清洁水。

并根据不同工况选择合适型号和材质。

泥浆泵运行过程中一般不需维护保养。

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泥浆泵 工作原理

泥浆泵 工作原理

泥浆泵工作原理
泥浆泵是一种广泛应用于石油钻井、隧道工程等领域的工程设备,用于将泥浆(一种由水、特定添加剂和固体颗粒组成的混合物)从一个地方输送到另一个地方。

泥浆泵的工作原理如下:
1. 泥浆泵是通过活塞或齿轮装置产生压力来推动泥浆的。

根据泵的类型和工作条件的不同,压力可以通过电机、柴油机或液压系统来提供。

2. 泥浆泵通常由进水口、泵体、压力缓冲室和出水口等组成。

进水口用来吸入泥浆,泵体则起到密封和压缩泥浆的作用。

3. 当活塞或齿轮向前移动时,泥浆泵的泥浆室容积减小,从而增加了内部压力。

这种压力将泥浆推送出泵体,通过出水口输送到需要的位置。

4. 在活塞或齿轮向后移动时,进水口打开,允许新的泥浆进入泵体的泥浆室。

随着活塞或齿轮的运动,循环不断重复,从而实现了连续的泥浆输送。

总之,泥浆泵利用活塞或齿轮装置产生的压力来推送泥浆,实现了泥浆的输送。

它在油田钻井、地下矿井开采和隧道施工等工程中发挥着重要的作用。

泥浆泵工作原理

泥浆泵工作原理

泥浆泵工作原理
泥浆泵是一种用于输送泥浆或其他流体的设备,广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤矿、建筑工程等领域。

泥浆泵的工作原理是通过泵的机械作用将液体吸入泵内,然后再通过压力将液体输送至指定的位置。

下面我们将详细介绍泥浆泵的工作原理。

首先,泥浆泵的工作原理是基于泵的结构和工作原理。

泥浆泵通常由泵壳、叶轮、泵轴、轴承等部件组成。

当泵启动时,电机驱动泵轴旋转,泵轴带动叶轮旋转,液体随着叶轮的旋转被吸入泵内,然后通过泵壳的设计将液体压缩并排出。

其次,泥浆泵的工作原理还与液体的性质和输送方式有关。

泥浆泵可以输送各
种不同性质的液体,如泥浆、水、油等。

在输送过程中,液体的性质会影响泵的工作效率和输送方式。

泥浆泵通常采用离心泵的工作原理,即通过离心力将液体从泵的中心吸入,然后再通过叶轮的旋转将液体排出。

最后,泥浆泵的工作原理还与泵的运行参数有关。

泥浆泵在工作过程中需要根
据具体的工况和要求来调整泵的转速、进出口阀门的开启程度等参数,以保证泵的正常运行和输送效果。

泥浆泵的工作原理需要根据具体的工程要求来进行调整,以达到最佳的工作效果。

综上所述,泥浆泵的工作原理是基于泵的结构和工作原理、液体的性质和输送
方式、以及泵的运行参数等因素共同作用的结果。

了解泥浆泵的工作原理对于正确使用和维护泥浆泵具有重要意义,也有助于提高工作效率和保障工程安全。

希望本文的介绍能够帮助大家更加深入地了解泥浆泵的工作原理。

泥浆泵简介及选型

泥浆泵简介及选型

泥浆泵简介及选型在石油钻探等行业,泥浆泵是极为紧要的设备之一、它紧要用于把泥浆送入钻头下方的钻孔中,将岩层及其它杂物清除干净,使钻探器顺当进入地下深处。

本文将简要介绍泥浆泵的相关学问,包括其结构、工作原理以及选型等方面。

泥浆泵的结构一般来说,泥浆泵紧要由以下几个部分构成:1.电机:用于供应泥浆泵的动力。

2.转子:是泥浆泵的紧要工作部件,通过电机供应的动力旋转,将泥浆吸入并向管道中输送。

3.泵体:用于容纳转子和内置叶轮,并将泵入的泥浆向出口方向输送。

4.进出口阀门:分别位于管道的入口和出口处,用于调整泥浆的流量和压力。

5.管道:用于连接进、出口阀门,将泥浆输送到钻孔下方。

泥浆泵的工作原理泥浆泵的工作原理比较简单。

它通过电机驱动转子旋转,将泥浆吸入泵体内,在转子的作用下,泥浆被加压排出,并沿着管道输送到钻孔下方。

在排出过程中,泥浆常常会受到沉淀、结晶等物质的影响,这就需要考虑泥浆泵的选型及其它问题。

泥浆泵的选型泥浆泵的选型涉及到多个因素,包括以下几点:1.流量与出口压力:泥浆泵的流量与压力是选型中最紧要的因素之一、流量紧要依据需求来确定,而出口压力则依据钻探孔深、泥浆的状态等确定。

2.泥浆的性质:不同的泥浆具有不同的性质,比如粘度、流动阻力等。

这些因素也会影响选型,由于泥浆的性质会影响泥浆泵的工作性能。

3.泵的材质:泵的材质直接影响其耐腐蚀性和耐磨性,因此在选型时需要考虑使用场景以及泥浆的化学成分等因素。

4.操作稳定性:对于一些特别场合,如在海上作业,泥浆泵的操作稳定性也是一个紧要的考量因素。

针对上述因素,下面介绍三种常见的泥浆泵:柱塞式泥浆泵柱塞式泥浆泵是一种非常常见的泥浆泵,其原理是通过柱塞上下运动形成压力差,将泥浆推送到管道中。

柱塞式泥浆泵最大的优点就是能适应不同的泥浆,结构简单,操作便捷。

但是,其缺点也相对明显,比如简单显现泄漏,使用寿命也不如其它泥浆泵。

液环式泥浆泵液环式泥浆泵就与名字一样,是利用液环转创建筑压力。

泥浆泵原理

泥浆泵原理

泥浆泵原理泥浆泵是一种用于输送泥浆的设备,广泛应用于石油钻井、煤矿开采、隧道工程等领域。

泥浆泵的工作原理是通过机械运动将泥浆吸入泵内,再通过压力将泥浆输送至需要的地方。

泥浆泵的工作原理主要包括泥浆泵的结构组成、工作原理及其应用范围等方面。

泥浆泵由泵体、叶轮、轴承、密封件、进出口管道等部分组成。

泵体是泥浆泵的主体部分,叶轮是泥浆泵的核心部件,它通过叶片的旋转来吸入和排出泥浆。

轴承是支撑叶轮的重要部件,密封件用于防止泥浆泵泄漏,进出口管道则用于输送泥浆。

这些部件共同协作,完成泥浆泵的工作。

泥浆泵的工作原理是利用叶轮的旋转来改变泥浆的动能和压力能。

当泥浆泵启动时,叶轮开始旋转,泥浆在叶轮的作用下被吸入泵内,随后泥浆在叶轮的旋转下被压缩,增加了泥浆的压力,最终被排出泵外。

泥浆泵的工作原理简单明了,通过机械运动将泥浆输送至需要的地方。

泥浆泵的应用范围非常广泛,主要包括石油钻井、煤矿开采、隧道工程、建筑工地等领域。

在石油钻井中,泥浆泵用于输送泥浆,起到冷却钻头、清洗井孔、稳定井壁等作用。

在煤矿开采中,泥浆泵用于输送煤矿泥浆,起到输送煤矿泥浆、清洗煤矿井孔等作用。

在隧道工程和建筑工地中,泥浆泵用于输送泥浆,起到清洗井孔、稳定井壁等作用。

可以说,泥浆泵在工程领域中发挥着非常重要的作用。

总的来说,泥浆泵是一种用于输送泥浆的设备,其工作原理是通过机械运动将泥浆吸入泵内,再通过压力将泥浆输送至需要的地方。

泥浆泵的工作原理简单明了,主要包括泥浆泵的结构组成、工作原理及其应用范围等方面。

泥浆泵在石油钻井、煤矿开采、隧道工程、建筑工地等领域有着广泛的应用,对工程领域起着非常重要的作用。

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第一章绪论1.1 泥浆泵的发展到目前为止,使用泥浆泵钻井己有一百多年的历史。

早期的泥浆泵的功能仅在于循环泥浆、冷却井底、携带岩屑和在井壁形成泥饼。

在四十年代末,采用了喷射式钻井,以及后来的井下动力钻具钻井,利用高压泥浆的冲蚀力辅助破碎岩石可以加快钻井速度,利用泥浆的动力驱动井下涡轮钻具也可以旋转钻井,从而扩大了泥浆泵的功能和使用范围。

泥浆泵早期的典型结构是双缸双作用泵,这种泵使用时比较可靠,但是体积和重量都较大,效率低,压力波动大。

随着钻井井深的增加和套管层次的增多,对钻井泵的排量和泵压提出了愈来愈高的要求。

这也导致了泵功率的急剧加大,泵的重量和外形尺寸也随之增加。

为减轻泵重,当时在双缸泵的设计上较大的改进是以钢代铁和减小泵宽。

以钢带铁是用钢板焊接的泵壳代换铸铁泵壳,并将一些零件改用优质合金钢制造;减小泵宽是应用大直径的滚动轴承作连杆大端支撑,摒弃悬臂曲拐轴设计。

这样,两缸中心距明显缩小。

这些都是50年代双缸泵的主要改进之处。

当然,除此之外在细节结构上也有不少改进。

尽管在50-60年代喷射钻井工艺本身提出了5⨯Pa的泵压要求,但双缸泵的实际持续工作泵压只能达21010到5⨯Pa左右。

限制泵压提高的主要因素是活塞橡胶皮碗的寿命。

双缸双作用15010泵的活塞是“捂”在缸体里的,冷却散热条件极差。

尽管冲次不高,但在高压下由于活塞皮碗与缸套的摩擦,仍将产生100℃上下的温度:再加上与缸套间的各种磨损作用,皮碗很快老化破裂,不能保证钻井作业的正常进行和使用的合理寿命。

但这种单向活塞和敞口缸套的结构给吸入带来了特殊的问题,即三缸泵的吸入过程中,只要缸内压力低于当地大气压,空气就可能从活塞背后侵入液缸而破坏正常吸入。

所以,在原则上三缸泵应配置灌注泵,这也是国外通常的做法。

三缸单作用泥浆泵的优点在于体积小、重量轻、效率高、压力波动小,特别适用于钻井。

三缸单作用泥浆泵经过三十多年的不断改进和完善,在性能上、结构上、可靠性、适应性与经济性等方面,已经走向成熟,使用效果也很显著。

在我国,第一台泵是五十年代诞生的,为双缸泵。

在七十年代,由于钻井工艺的试验和推广,引进国外三缸泵及技术。

从此开始了三缸泵的研制工作,它在短短的数年中取代了双缸泵,成为提高喷射钻井水平的关键设备。

1.2 泥浆泵的作用和特点:在使用旋转钻井法钻石油、天然气井的作业中,钻井往复泵用于泵送钻井液—泥浆,使其循环流动进行冲井。

所以钻井泵通常被称为泥浆泵。

按其工作重要性,又被比拟为“钻机的心脏”。

泥浆循环是旋转钻井过程中的关键作业,主要有以下作用:1、清除井底的岩屑并将其经由环形空间携至地面;2、在井壁上造泥饼,防止井壁坍塌;3、平衡或控制已钻开的井段中的油、气、水层压力,防止井喷;4、处理井下复杂情况。

如遇裂缝地层时泵入堵漏材料,遇卡钻时泵入原油、柴油解卡等。

5、冷却钻头,润滑旋转的钻柱。

1.3钻探工作对泥浆泵性能的要求钻探工作对泥浆泵的要求主要有以下几点:1.泥浆泵的排量要能简便、迅速地在较大范围进行调节,最好能实现无级调节;2.泥浆泵的排出压力也要能在较大范围进行调节;3.当根据钻进工艺规程将泵量调定以后,它不能随泵的排出压力的变化而发生变化;4.工作可靠、易损件寿命长、便于维修保养;5.要能适应不利条件下的工作;6.运移性要好。

第二章泥浆泵的工作原理2.1 泵的工作原理泥浆泵是地质钻探设备的心脏,它是固井、压裂、酸化等作业中的关键设备之一,它在石油化工、煤气化工工程、电站、矿山开采、船舶等行业中也起着重要作用。

泥浆泵属于往复泵,往复泵的突出优点是:高泵压,泵压不随流量(排量)变化,泵的效率高、并且不随流量变化,能输送高粘度、高含砂量及含磨砺性固体颗粒的液体.同其它类型泵相比,往复泵的缺点是:流量比较小,瞬时流量和泵压是脉动的,泵的体积大,易损件较多,维修工作量大。

尽管往复泵有上述不足,但是,这并不意味着往复泵有全部被其它类型泵所取代的趋势。

今后往复泵发展的趋势是:充分发挥往复泵配套性强,适应介质广泛的优势,充分发挥往复泵在流量较小而排出压力很高时整机效率高及运转性能好的优势,充分发挥往复泵的流量与排出压力无关的优势.当然,要使往复泵不断发展,不仅要充分发挥它的优势,而且还要不断地克服它的缺点。

该泥浆泵是三缸单作用泵,对单作用泵来说其工作原理可简化下图说明:图2—1为单缸单作用泵工作原理示意图。

它由滤水器l、吸入阀2、泵缸3(即工作腔室)、活塞4、活塞杆5、十字头6、连杆7、曲柄轴8、曲柄销9、排出阀10、排出管道11等主要零部件组成。

图2-1 往复式泵工作原理示意图1.滤水器 2.吸入阀 3. 泵缸 4.活塞5.活塞杆6 .十字头 7. 连杆8. 曲柄轴 9. 曲柄10.排出阀 11.排出管道通常以十字头为分界线,靠近泵缸一端称为泵的液力端,靠近动力输入一端称为泵的动力端。

动力机通过皮带、皮带轮、齿轮等传动件带动主轴旋轮,曲柄轴8以角速度 。

随主轴一起转动,同时曲柄轴一端相连的连杆7随着曲柄轴的转动带动连杆另—端的十字头6作往复运动,十字头通过与它相连的活塞杆5带动活塞4作往复运动,从而实现容腔3的容积有规律地变化。

当活塞由泵缸的左端位置(左死点)向右方移动时,活塞左端泵缸容积不断变化。

由于泵缸是密闭容腔,不与外界大气相通,所以左边缸室内压力降低,形成负压(低于大气压力),吸水池中的液体在液面大气压力的作用下,挤开吸入阀进入泵缸,挤开吸入阀进入泵缸,直到活塞移至最右边位置(右死点)为止。

这一工作过程称为泵的吸入过程.当活塞到达右死点后(即曲柄转过 rad)工作液停止吸入,吸入阀在自重和弹簧力作用下被关闭,活塞向左方(向液力端)移动,这时液力端一边泵缸的容积缩小工作液受挤压,缸内压力逐渐加大,挤开排出阀,液体排出,进入排出管道,这—过程称为泵的排出过程。

活塞在一次往复过程中,此单作用泵吸入和排出液体一次,活塞不断循环往复运动使液以体不断吸入和排出。

由泥浆泵的工作过程可以得出:泥浆泵是一个往复泵,它之所以能够实现吸、排液体,是由于活塞在泵头体内作往复运动.使泵头体工作腔的容积发生周期性变化,从而使吸入管产生真空,使排出管压力升高。

由于泥浆泵是借助于工作腔容积变化进行吸、排液体的,所以泥浆泵也是一种容积式泵。

2.2 泥浆泵的基本结构往复泵由动力段和液力端两大部分组成。

动力端的功能,是将动力机的回转运动转变为活塞(或柱塞)的直线往复运动。

它包括传动离合装置、变速减速装置和曲柄连杆。

它们的相互位置与安排决定着泵的总体结构型式,决定着泵的驱动方案及结构方案的选择。

动力端的主要零部件包括皮带轮,离合器曲轴箱体及其中的传动轴,齿轮副,曲轴,连杆及十字头滑块。

液力端油泵头体、缸套、活塞、活塞杆吸入阀和排出阀等组成,它的作用是通过活塞在缸套中作往复运动形成液缸容腔变化,完成能量转化,实现吸入和排出液体。

此泵曲轴箱由两极齿轮变速机构和曲柄连杆机构组成。

曲轴箱的输入轴和输出轴通过牙钳联轴器对接传动。

当曲轴箱的输入轴上的双联变速齿轮分别和曲轴上的对应齿轮相啮合,曲轴可得到快慢两级转速。

加上变速箱的四级变速。

曲轴上总共可获得8级转速,实现8级变速。

液力端属于直通式结构,便于制造,装配精度高。

2.3 往复式泥浆泵的运动规律2.3.1 曲柄连杆机构及活塞的运动规律往复式泵通常都是通过曲柄连杆机构将原动机的等速回转运动变为活塞的往复直线运动,并通过活塞将原动机的能量传递给液体。

由于曲柄连杆机构的运动特点,决定了活塞的运动是遵循着一定规律而变化的,这种规律又决定着液体在缸内的运动规律。

因此研究流量的变化规律首先要研究活塞的位移、速度、加速度的变化规律。

曲柄连杆机构与活塞的运动情况如图2—2所示。

图2-2 曲柄连杆机构与活塞运动情况示意图若曲柄回转中活塞中心线位于同一个水平面内,以活塞在泵缸左端终点位置为坐标原点。

此时图中角φ,β均等于零。

当曲柄顺时针转动时,则活塞自左向右运动,其运动距离为:(1cos )(1cos )x r L φβ=-±- (2—1) 式中:L —连杆长度,m ;R —曲轴半径,m ;φ—曲柄的转角;β—连杆的摆角。

当活塞自由向左运动时,计算式相同,但右边两项之间取“—”号,将cos β值换为的三角函数表示则应为sin sin L r βφ⋅=⋅ (2—2) sin sin r Lβλφ== (2—3) 222cos 1sin 1sin ββλφ=-=- (2—4) 上式按牛顿二项式展开,可得:224466111cos 1sin sin sin (2816)βλφλφλφ=---- (2—5) 活塞的位移,速度,加速度的近似计算方程:(1cos )x r φ=- (2—6) sin u r ωφ= (2—7) 2cos a r ωφ= (2—8)往复式泵活塞运动速度u 不是定值,而是每一瞬时都在变化,而且是近似按正弦规律变化;从上式可知,活塞运动加速度a 也是在变化的,它在往复运动过程中,近似按余弦规律变化。

以单杠泵为例,它在排出液体过程中,活塞自某时刻t 起,经过时间t ∆,活塞移动距离为x ∆,则在t 时刻泵的瞬时排量为: (sin sin 2)602ns Q F πλφφ=± (2—9) 式中 S —活塞冲程,为曲柄半径的2倍。

对于三缸单作用泵,其曲柄互成120度夹角。

曲柄回转一周,三个液缸各排出液体一次,故流量变化曲线图上有三条近似正弦曲线。

泵的瞬时流量应是各条曲线在同一时刻的纵坐标数值之和,如下图所示:图2-3 三缸单作用泵瞬时排量曲线活塞的运动规律决定了瞬时流量的变化规律。

不同缸数的往复式泵,其瞬时流量的变化范围不同,产生流量不均匀 。

2.4 泥浆泵的流量不均度流量不均度是用来衡量往复泵流量脉动程度的指标。

max min m m Q Q Q Qδ-= (2—10) 式中:max m Q —泵的最大瞬时流量min m Q —泵的最小瞬时流量Q —泵的理论平均流量。

33(1)6026023360X nSF nSF nSF πππσ-===0.14 (2—11)往复式泵的流量不均匀度过大,将给钻探工作带来以下不良影响:1.使冲洗液携带岩粉的能力降低,容易造成埋钻、糊钻等事故;2.会导致液流压力波动增大,从而引起孔壁坍塌或严重漏失;3.造成吸入系统内液流惯性增大,使吸入性能变坏,使液缸内出现强烈的冲击现象,还可能形成排出系统发生振动,降低泵及其附件的使用寿命;4.当给涡轮钻具、螺杆钻具等提供动力介质时,冲洗液流量的波动会使钻具运转不平稳,时快时慢,还使得原动机功率的无谓消耗增加。

第三章泥浆泵关键部件的分析3.1泥浆泵的分析3.1.1整体分析单作用往复式泥浆泵,绝大多数采用曲柄连杆传动。

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