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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué)生姓名:
班 級(jí):
所在學(xué)院: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè): 機(jī)械工程及其自動(dòng)化
設(shè)計(jì)題目: 3NB—1300鉆井泥漿泵
—?jiǎng)恿Χ讼到y(tǒng)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師:
完成時(shí)間:
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論文題目
3NB—1300鉆井泥漿泵—?jiǎng)恿Χ讼到y(tǒng)的設(shè)計(jì)
一、選題背景和意義:
隨著改革開放的深入及中國(guó)加入世貿(mào)組織,我國(guó)石油鉆井隊(duì)伍“充分利用國(guó)內(nèi)外兩種資源、兩個(gè)市場(chǎng)”,實(shí)施走出去的戰(zhàn)略,進(jìn)入國(guó)際鉆井市場(chǎng),為了滿足參與國(guó)際市場(chǎng)的需要,中石油、中石化都在不斷加大鉆井設(shè)備的投入,同時(shí)加快老鉆井機(jī)的更新改造和新型輕便鉆井機(jī)研制步伐,加之國(guó)際市場(chǎng)對(duì)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(dá)200臺(tái)左右。
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(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,難以滿足鉆井機(jī)高可靠性要求;⑤缸套壽命短,難以滿足鉆機(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(shè)計(jì)方向。
二、課題關(guān)鍵問題及難點(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)滑問題及動(dòng)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(fù)雜,因此對(duì)鉆井泵的可靠性和安全性提出越來越高的要求,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)油沒工作1000小時(shí)就要換新油,而且應(yīng)在泥漿泵剛剛停下來,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的泵,工作響聲很大,多是安裝和制造質(zhì)量問題。對(duì)于工作過一段時(shí)間的泵來說,動(dòng)力端出現(xiàn)不正常的響聲,說明該泵動(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,若通過檢查均無故障,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)
多年來鉆井的實(shí)踐證實(shí),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(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(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,總的來說,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(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,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,撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第19周:畢業(yè)答辯
六、指導(dǎo)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(wù)處制
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