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如何设计泵组的压力油循环润滑系统

[ 时间:2018-03-12 来源:http://www.kenflor.com/ 作者:佛山肯富来水泵厂 点击: ]

压力油循环润滑系统油路:图1为三缸钻井泵压力油循环润滑油路示意图,润滑油经磁性滤油器过滤后进入齿轮油泵,加压后分成几个分油路分别对各个轴承、齿轮啮合副、十字头滑道、介杆密封等部位进行循环润滑。

图1:钻井泵压力油循环润滑油路示意图

钻井泵压力油循环润滑油路示意图

佛山肯富来水泵厂设计的润滑油路中齿轮油泵的动力不单独外设,利用曲轴上大人字齿圈与油泵输入轴上齿轮啮合提供动力。

图2:齿轮油泵动力输入结构

齿轮油泵动力输入结构

零件油道是润滑系统油路的重要组成部分,也是水泵零件能否得到有效润滑的前提。曲轴轴承支撑圈、人字齿齿轮轴轴承支撑圈、介杆套筒等零件都开有径向或轴向油道,便于将润滑油由管路充分引到摩擦副表面。油道的开设需遵循如下原则:①油道开在零件的非承载区域;②轴向油道短于零件轴向长度,避免轴向贯通导致润滑油两端泄漏。

钻井泵润滑部位可以分为滑动摩擦副、齿轮啮合副、滚动轴承等三大类,润滑的要求就是要提供充分的油量使三类运动副都达到良好的润滑状态。钻井泵传动端的滑动摩擦副主要是十字头与滑道的摩擦,润滑的重要效果就是润滑油带走大量的摩擦热,所以只要确定摩擦功率就能够确定润滑油量。钻井泵的冲次是一定的,十字头与滑道的摩擦力由十字头与滑道间的正压力决定的,正压力是周期交变的,摩擦力的大小和方向也都是变化的,这就给摩擦力及摩擦功率的确定带来了不便。

 

通过定性分析可以知道,十字头与滑道间的滑动摩擦力的最大值位于活塞排出行程中,并且吸入行程的摩擦力远小于排出行程。水泵厂对摩擦功率的求解做出相应的简化,即取钻井泵单个活塞单个冲次的排出行程为研究对象,以该行程的最大摩擦力计算摩擦功率,并且只计算排出行程的摩擦功,忽略吸入行程的摩擦功。这样,即保证了润滑油量计算的准确性,又避免了因摩擦力随曲柄转角的函数的分段性、周期性带来的求解的困难。下面计算活塞排出行程中十字头与滑道间的最大摩擦力。

 

三缸泵传动端中大齿轮、曲轴、连杆、十字头、介杆、活塞、活塞杆和缸套等零件组成曲柄连杆机构。活塞排出行程中,滑道对十字头的摩擦力的绝对值从小到大,再由大到小,在活塞前后死点位置非常小,主要是十字头部件的自重引起的摩擦力。摩擦力最大值大概出现在活塞排出行程的中点位置附件,这解释了钻井泵等往复类型的泵在实际使用过程中会发生十字头滑道中间部位磨损严重而两端较轻的现象,给钻井泵十字头和十字头滑道的设计和优化提供了一定的理论参考价值。

 

十字头的存在价值:①如果没有十字头,活塞排出行程中正压力和摩擦力将全部由活塞皮碗和缸套这一对摩擦副承担,而活塞皮碗无法承受这么大的正压力和摩擦力,很快会失效甚至根本不能正常运行。②钻井泵中活塞直接与磨砺性很强的泥浆接触,工作环境恶劣,不利于润滑油循环润滑,而十字头处于相对封闭的箱体内部空间,便于润滑油循环润滑,提高了易损件的有效寿命以及整台泵的可靠度。③十字头起定位导向作用,避免活塞在正压力下失去与缸套的配合精度,造成偏心现象,泥浆容易泄露到泵的传动端,加剧传动端零件的磨损,降低泵的容积效率。

 

钻井泵的轴承全是滚动轴承,轴承是机械设备的关节,润滑状况的是否良好,直接影响钻井泵的性能指标。滚动轴承采用压力油循环润滑时,循环油量一般可取每lcm2轴承投影面积(外径x宽度)0.6ml/min。

表1:钻井泵滚动轴承参数

名称 型号 外径Dz/mrn 宽度Bz/mm 数量
  径向圆锥滚子轴      
人字齿轮轴 承AFBMA(抗磨轴承制造商协会代号) 190 65 2
曲轴轴承 调心滚子轴承23226C 230 80 2
连杆大端轴承 深沟球轴承61960 420 56 3
连杆小端轴承 双列滚针轴承NA6914 100 54 3

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