新型車載泵機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計分析與研究

王金華,劉愛平

（1.山東榮利中石油機(jī)械有限公司; 2.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青州卷煙廠,山東 濰坊 262500）

1 概述

新型車載機(jī)泵組，是石油礦場鉆井隊用于鉆井作業(yè)的專用設(shè)備，全套設(shè)備安裝于同一個拖掛車底盤上，搬運(yùn)方便。

該機(jī)泵組在井場進(jìn)行鉆井作業(yè)時，將車頭摘下，底盤大梁平面放置于地面上，由4個油缸支腳將機(jī)泵組支撐牢固，連接好管路后即可開始鉆井作業(yè)。鉆井完成后，通過前油缸支腳將前端支起，掛于車頭上，并將后油缸支腳收起，即可將機(jī)泵組搬運(yùn)至新的作業(yè)地點。

該型機(jī)泵組根據(jù)作業(yè)工況，可單獨(dú)作業(yè)，也可兩套并聯(lián)作業(yè)。

機(jī)泵組除了裝有安全閥起過壓保護(hù)外，還裝有過壓自動停機(jī)裝置，以防止發(fā)生意外時，由于泵壓過大而損壞設(shè)備。

機(jī)泵組配備有遠(yuǎn)程控制裝置，能夠從司鉆房操作臺上操作泥漿泵。

2 結(jié)構(gòu)及組成

車載機(jī)組主要由以下部分組成：1.保溫房 2.底盤 3.牽引銷 4.空壓機(jī) 5.柴油機(jī) 6.球籠萬向軸7.油缸 8.直角減速機(jī) 9.氣胎離合器10.小帶輪 11.大帶輪 12.頂緊裝置 13.泥漿泵14.空氣包 15.排出管路16.灌注泵 17.儲氣罐 18.干燥器 19.控制柜 20.電動閘閥。

3 工作原理

由柴油機(jī)輸出的動力通過聯(lián)接法蘭、球籠式萬向軸、直角減速機(jī)、氣胎離合器、小帶輪、V型帶帶動泥漿泵主動軸上的大帶輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動泥漿泵工作。

泥漿由泥漿罐進(jìn)入灌注泵，由灌注泵將其輸送到泥漿泵吸入管，通過吸入閥進(jìn)入閥腔，通過缸套、活塞對其加壓后，再通過排出閥輸入排出管、排出泵外高壓管路，參與鉆井作業(yè)。

4 機(jī)組主要部件的設(shè)計及制造要求

4.1 主要部件參數(shù)

（1）柴油機(jī)C27,功率597KW,轉(zhuǎn)速1800r/min

（2）F800泥漿泵,功率800馬力,減速4.207

（3）灌注泵SB6″-8″-J121/2-55KW

（4）直角減速機(jī),錐齒輪傳動,減速比1.588

（5）500型雙氣胎離合器

（6）空壓機(jī)TUFLO-1000

（7）儲氣罐 600L

（8）排出管匯外徑121mm,壁厚18mm

（9）油箱 400L兩個

（10）額定沖次140沖/分

4.2 機(jī)組主要部件的設(shè)計及要求

4.2.1 大小皮帶輪的設(shè)計

由于聯(lián)組窄V帶和普通V帶比較,具有結(jié)構(gòu)緊湊,壽命長,節(jié)能并適用于高速傳動,所以帶型選25J,規(guī)格為8V4L。帶輪應(yīng)重量輕，質(zhì)量均勻?qū)ΨQ，使用前應(yīng)做動平衡實驗。小帶輪轉(zhuǎn)速V1=1800/1.588=1134r/min,大帶輪轉(zhuǎn)速V2=140x4.207=589r/min;由《機(jī)械設(shè)計手冊》第六版，表14.1-17n 25N,25J型窄V帶的額定功率(摘自GB/T13575.2-1992)知,小帶輪直徑可設(shè)d1=480mm，當(dāng)V1=1100r/min, 有效直徑de1為475mm時,皮帶輪每槽能傳遞的功率為69.41KW,設(shè)計所需皮帶輪槽數(shù)為800÷1.34÷69.41=8.60,因皮帶為聯(lián)組窄V帶,每組4槽,所以設(shè)計槽數(shù)為12槽。大皮帶輪有效直徑de2=1800÷140÷1.588÷4.207×475=915,因此大帶輪直徑d2=920mm。

4.2.2 底盤的設(shè)計

底盤要求處于運(yùn)輸狀態(tài)時，四橋上的輪胎均勻受力，設(shè)備總高不超過3.9米,總寬不超過3米,總長不超過17.5米,牽引銷離地高度為1.5米時掛上牽引車；工作時,脫掉牽引車, 大梁放平,底盤起到了一個大底座的作用。設(shè)計時，底盤旋轉(zhuǎn)點為第一橋的與地面接觸的點。

4.2.3 保溫房的設(shè)計

保溫房可設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)房，墻體與房頂?shù)牟馁|(zhì)為金屬板，由角鐵，鋼帶，螺母等牢固地固定在板房的龍骨上，保溫板與房頂結(jié)構(gòu)要求做到既牢固可靠，又便于拆裝。為保證工作人員能方便地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與檢修，保溫房應(yīng)在需要檢修的地方，設(shè)計幾處檢修的門，（見圖1），板房房體外部安裝耳板，用來安裝伸縮式骨架過梁。

4.2.4 皮帶輪護(hù)罩的設(shè)計所有旋轉(zhuǎn)部件必須配備保護(hù)罩。保護(hù)罩應(yīng)便于觀察帶輪及皮帶情況，皮帶傳動系統(tǒng)的保護(hù)罩應(yīng)當(dāng)符合俄羅斯“石油天然氣工業(yè)安全規(guī)程”的要求（即大小皮帶輪周圍用實心金屬板，大皮帶輪與小皮帶輪之間用鐵絲網(wǎng)做護(hù)罩）。皮帶罩與帶輪之間應(yīng)有足夠的間隙，以保證在張緊皮帶后，帶輪與皮帶在工作時與皮帶罩之間不產(chǎn)生干涉。

4.2.5 氣路系統(tǒng)的設(shè)計

氣路系統(tǒng)工作原理：柴油機(jī)通過皮帶驅(qū)動空壓機(jī)工作，空壓機(jī)工作產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)單向閥、儲氣罐、干燥器和閥門，氣體分兩路經(jīng)電磁閥（常開型）和氣控箱，當(dāng)氣體流經(jīng)氣控箱及其管路時，氣流將兩用繼氣器（常閉型）中的閥門打開，氣體由兩用繼氣器右端進(jìn)入左端，經(jīng)過導(dǎo)氣龍頭進(jìn)入氣胎離合器，從而驅(qū)動泥漿泵工作。過壓保護(hù)裝置與遠(yuǎn)程控制裝置通過傳感器與泥漿泵連接，當(dāng)壓力超過設(shè)定壓力或和上開關(guān)時，電磁閥得電關(guān)閉氣路，泥漿泵停止工作，氣路中的多余氣體從電磁閥上安裝的消音器中放出。

5 設(shè)備安裝

將柴油機(jī)、泥漿泵、傳動裝置、灌注泵等置于各自相應(yīng)位置，通過萬向軸將柴油機(jī)和直角減速機(jī)聯(lián)接，通過V型帶將大、小皮帶輪聯(lián)接，通過頂緊機(jī)構(gòu)將V型帶張緊，并使得大小皮帶輪端面在同一平面內(nèi)，然后用壓板將泥漿泵、傳動裝置緊固于底盤上，再安裝灌注泵，并聯(lián)接好排出管。

將空壓機(jī)、儲氣罐、油箱等安裝于各自相應(yīng)位置，安裝控制箱后，將各油、氣、電路聯(lián)接好，整套設(shè)備安裝完成。

6 設(shè)備使用

設(shè)備使用前應(yīng)仔細(xì)檢查各油、氣、電路連接是否正確，各緊固件是否緊固，是否已按規(guī)定加好潤滑油，電源是否正常，各儀表顯示是否正常，油箱內(nèi)是否已加滿油，確認(rèn)無誤后，將泥漿泵吸入、排出管路上的閥門全部開啟。

發(fā)動柴油機(jī)，待柴油機(jī)正常工作后，通過氣路閥分次向氣胎離合器送氣，使泵緩慢啟動。泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，調(diào)節(jié)泥漿泵排出管路上的閥，將泵壓調(diào)節(jié)至所需壓力，機(jī)組即可進(jìn)行正常作業(yè)。通過調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速或更換不同內(nèi)徑的缸套，可對泵的排量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

機(jī)組工作時，若有異常響聲或異常震動，應(yīng)立刻停機(jī)，找出原因，排除后方可重新啟動工作。

7 結(jié)束語

這種車載機(jī)組占用空間小，方便搬運(yùn)。底盤上的保溫房室和加熱及控制系統(tǒng)，使得設(shè)備能夠在嚴(yán)寒的地方工作；片式保溫房設(shè)計的門窗，使得設(shè)備能及時散掉發(fā)出的熱量，排出管路近距離平行布置，不單節(jié)省了空間,并能使泥漿罐的布置安排更容易。

[1]帶傳動和鏈傳動.機(jī)械設(shè)計手冊（新版 第14篇）[S].機(jī)械工業(yè)出版社.