一種用於鑽井泵連杆的軸瓦的製作方法
2023-08-06 09:56:26
專利名稱：一種用於鑽井泵連杆的軸瓦的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油及天然氣鑽井設備領域，具體的講涉及一種用於鑽井泵連杆的軸瓦。
背景技術：
鑽井泥漿泵被譽為鑽機的「心臟」，從全世界鑽出第一口具有商業價值的鑽機使用鑽井泥漿泵開始，已經有100多年的歷史。這100多年以來，具有商業價值的鑽機泥漿泵均是採用的三缸泵。最近10多年，人們開始不斷的探索開發五缸泵，因五缸泵與三缸泵相比， 具有減小了排出介質的壓力波動、擴大流量範圍、取消了傳統的排出空氣包，提高了排出液缸的壽命，同時還可以使鑽井泵的體積減小輕，重量減輕等優點，但都因五缸泵製造維修非常困難。其中曲柄連杆機構中的連杆大頭軸承就是其中之一。傳統的連杆體大頭孔安裝的都是滾動軸承，體積非常大，因此必須要對是原來的連杆體大頭孔安裝的滾動軸承進行創新，通過滑動軸承代替原來的滾動軸承，軸瓦就屬於滑動軸承中的一種，軸瓦作為連杆與連杆軸頸之間的摩擦副，軸瓦與連杆軸頸之間的潤滑相當重要，通常在轉動過程中在軸瓦與連杆軸頸形成一層油膜來實現的潤滑，但對於鑽井泵來講，當載荷較大、轉速較低的運轉中建立完全的潤滑油膜非常困難，一旦潤滑效果不理想就可能出現幹摩擦的情況，影響轉動並降低軸瓦及連杆的使用壽命。
發明內容
本發明的目的是提供了一種結構簡單、能確保鑽井泵在高載荷、低轉速的情況下同樣能滿足軸瓦與曲軸之間潤滑效果的用於鑽井泵連杆的軸瓦。本發明的技術方案如下
一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，包括軸瓦本體，所述軸瓦本體上開有潤滑孔穴，所述潤滑孔穴內設置有固體潤滑劑。採用上述結構，通過在軸瓦本體開出大小合適、排列有序的潤滑孔穴，並在潤滑孔穴內嵌入固體潤滑劑，由於採用了固體潤滑劑，固體潤滑劑的線膨脹係數大於金屬基體，當開始運轉時，固體潤滑劑的膨脹速度比基體快同時受擠壓等作用、固體潤滑劑會轉移到對磨件上實現自潤滑，所以在鑽井泵在載荷較大、轉速較低的運轉中建立完全油膜較困難的情況下，也能起到良好的潤滑作用，不會發生軸瓦和連杆軸頸摩擦副的金屬直接幹摩擦情況發生。其中軸瓦本體的材質為黃銅，其組分質量百分比為Zn 25% 沈％，Al 5. 5% 6%， Fe 2. 5% 3. 2%, Mn 3. 14% 4%，餘量為 CU。所述固體潤滑劑為石墨。
所述軸瓦本體由主承重軸瓦和副承重軸瓦拼合而成，在所述主承重軸瓦與副承重軸瓦的結合處內壁開有槽，所述槽沿軸線方向布置。在所述副承重軸瓦內壁開有儲油槽，所述儲油槽沿內壁圓周方向布置。所述副承重軸瓦上開有定位孔。在所述主承重軸瓦與副承重軸瓦結合處為基準的士30°範圍內為減薄區，所述減薄區從兩頭向結合處逐漸減薄。這種設計有利於在減薄區形成一定油楔和儲存少量的磨屑。所述槽寬度為25 30mm，深度為廣1. 5mm，長度比軸瓦寬度每邊短5 8mm ；所述儲油槽的寬度為18 20mm，深度為3 4mm ；所述定位孔的的直徑為Φ 10 Φ 12mm，深度為5 6mm ； 所述減薄區厚度為0. 04 0. 06mm。優選的所述槽寬度為27mm，深度為1. 2mm，長度比軸瓦寬度每邊短6mm ；所述儲油槽的寬度為19mm，深度為3. 5mm ；所述定位孔的的直徑為Φ 11mm，深度為5. 5mm ；所述減薄區厚度為0. 05mm。優選的所述Si為27%，Al為5. 8%, Fe為2. 8%, Mn為3. 6%,餘量為CU。有益效果本發明結構簡單、通過潤滑孔穴及固體潤滑劑的設計解決了鑽井泵在低轉速、高載荷情況下潤滑不好的問題。
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中 圖1本發明的結構示意圖2為圖1的A-A剖視圖； 圖3為圖1的仰視圖。
具體實施例方式如圖1、2、3所示一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，包括軸瓦本體，所述軸瓦本體上開有潤滑孔穴，所述潤滑孔穴內設置有固體潤滑劑。其中軸瓦本體的材質為黃銅，其組分質量百分比為Zn 25% 沈％，Al 5. 5% 6%， Fe 2. 5% 3. 2%, Mn 3. 14% 4%，餘量為 CU。所述固體潤滑劑為石墨。所述軸瓦本體由主承重軸瓦和副承重軸瓦拼合而成，在所述主承重軸瓦與副承重軸瓦的結合處內壁開有槽，所述槽沿軸線方向布置。在所述副承重軸瓦內壁開有儲油槽，所述儲油槽沿內壁圓周方向布置。所述副承重軸瓦上開有定位孔。在所述主承重軸瓦與副承重軸瓦結合處為基準的士30°範圍內為減薄區，所述減薄區從兩頭向結合處逐漸減薄。所述槽5寬度為25 30mm，深度為廣1. 5mm，長度比軸瓦寬度每邊短5 8mm ；所述儲油槽6的寬度為If 20mm，深度為3 4mm ；所述定位孔7的的直徑為Φ 1(Γφ 12mm，深度為 5 6mm ；所述減薄區8厚度為0. 04^0. 06mm。優選的所述槽5寬度為27mm，深度為1. 2mm，長度比軸瓦寬度每邊短6mm ；所述儲油槽6的寬度為19mm，深度為3. 5mm ；所述定位孔7的的直徑為Φ 11mm，深度為5. 5mm ；所述減薄區8厚度為0. 05mm。具體的講軸瓦根據轉速的不同，同樣可以承受高承載、低轉速的工作要求。分兩種材料分別給予敘述。當軸瓦與曲軸的連杆軸頸相對運動的線速度較低時，軸瓦的基體材質選用 CuZn25A16Fe3Mn4黃銅，然後在基體的材料上開出大小適當、排列有序的孔穴，在孔穴中嵌入具有自潤滑性能的成型固體潤滑劑。固體潤滑劑面積一般為摩擦面積的25%。由於基體材料是Cu&i25A16Fe3Mn4的黃銅，抗拉強度可達790MPa/mm2、屈服強度可達490 MPa/mm2、延伸率可達17%、硬度可達HB210-230，極限動載荷達30MPa，極限動載荷達30MPa，最高使用溫度可以到達300攝氏度。由於採用了固體潤滑劑，固體潤滑劑的線膨脹係數大於金屬基體， 開始運轉時，固體潤滑劑會轉移到對磨件上實現自潤滑，所以在鑽井泵在載荷特別大(比壓到達30MPa)、轉速特別低(lm/s)的連續100小時的運轉中建立完全油膜較困難的情況下， 也能起到良好的潤滑作用，不會發生軸瓦和連杆軸頸摩擦副的金屬直接幹摩擦情況發生。連杆軸瓦本體的副承重軸瓦，在其內圓上設計有儲油槽和槽。連杆軸瓦的主承重軸瓦部分，在該部分內圓上只設計有槽。這樣設計可以增大主承重軸瓦的承壓面積，降低比壓，有利於連杆軸瓦的使用壽命。(對於鑽井泵來講，由於運動受力的關係存在主承重部分和副承重部分，當鑽井泵將泥漿壓出時會產生非常大的相互作用力，此時軸瓦的相互作用部分為主承重部分，而當連杆收回時相互作用力小很多，此時軸瓦的相互作用部分為副承重部分)
在副承重軸瓦的外壁上設計有限制旋轉自由度的定位孔，可以保證連杆軸瓦主承重軸瓦和副承重軸瓦部分的相互位置關係固定，達到設計的預期要求。
權利要求
1.一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，包括軸瓦本體，其特徵在於所述軸瓦本體上開有潤滑孔穴(1)，所述潤滑孔穴(1)內設置有固體潤滑劑(2 )。
2.根據權利要求1所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於其中軸瓦本體的材質為黃銅，其組分質量百分比為Zn 25% 26%，Al 5. 5% 6%，Fe 2. 5% 3. 2%, Mn 3. 14% 4%，餘量為CU0
3.根據權利要求1或2所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述固體潤滑劑(2)為石墨。
4.根據權利要求3所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述軸瓦本體由主承重軸瓦(3)和副承重軸瓦(4)拼合而成，在所述主承重軸瓦(3)與副承重軸瓦(4)的結合處內壁開有槽(5)，所述槽(5)沿軸線方向布置。
5.根據權利要求4所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於在所述副承重軸瓦(4)內壁開有儲油槽(6)，所述儲油槽(6)沿內壁圓周方向布置。
6.根據權利要求4所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述副承重軸瓦 (4)上開有定位孔(7)。
7.根據權利要求4所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於在所述主承重軸瓦(3)與副承重軸瓦(4)結合處為基準的士30°範圍內為減薄區(8)，所述減薄區(8)從兩頭向結合處逐漸減薄。
8.根據權利要求7所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述槽(5)寬度為25 30mm，深度為廣1. 5mm，長度比軸瓦寬度每邊短5 8mm ；所述儲油槽(6)的寬度為 18 20mm，深度為3 4mm ；所述定位孔(7)的的直徑為Φ 1(Γφ 12mm，深度為5 6mm ；所述減薄區(8)厚度為0. 04 0. 06mm。
9.根據權利要求8所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述槽(5)寬度為27mm，深度為1. 2mm，長度比軸瓦寬度每邊短6mm ；所述儲油槽(6)的寬度為19mm，深度為 3. 5mm ；所述定位孔(7)的的直徑為Φ 11mm，深度為5. 5mm ；所述減薄區(8)厚度為0. 05mm。
10.根據權利要求2所述的一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，其特徵在於所述Si為27%， Al 為 5. 8%, Fe 為 2. 8%, Mn 為 3. 6%,餘量為 CU。
全文摘要
本發明公開了一種用於鑽井泵連杆的軸瓦，包括軸瓦本體，所述軸瓦本體上開有潤滑孔穴(1)，所述潤滑孔穴(1)內設置有固體潤滑劑(2)。本發明結構簡單、通過潤滑孔穴及固體潤滑劑的設計解決了鑽井泵在低轉速、高載荷情況下潤滑不好的問題。
文檔編號F04B53/00GK102454593SQ20101052384
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者黃順俊 申請人:四川宏華石油設備有限公司