F1600泥漿泵下導板與十字頭間隙超差問題的分析

馮曉飛

【摘? 要】論文對F1600泥漿泵生產過程中因導板鋸開變形、導板裝配變形和十字頭裝配變形而引起下導板與十字頭配合間隙超差的問題進行了分析，通過對機架的結構、加工尺寸的調整，導板和十字頭裝配變形的控制，有效解決間隙超差的問題，從而提高泥漿泵的生產效率。

【Abstract】This paper analyzes the problem of the out-of-tolerance fitting clearance between the lower guide plate and crosshead caused by saw deformation of guide plate， assembly deformation of guide plate and assembly deformation of crosshead during the production of F1600 slurry pump. Through the adjustment of the structure and processing size of the frame， the control of the assembly deformation of guide plate and crosshead， the problem of out-of-tolerance clearance can be effectively solved， so as to improve the production efficiency of slurry pump.

【關鍵詞】泥漿泵;機架;十字頭變形;導板變形

【Keywords】slurry pump; frame; deformation of crosshead; deformation of guide plate

【中圖分類號】TE92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）06-0192-02

1 引言

F1600泥漿泵具有優越、穩定的工作性能，因此，在國內外鉆井領域得到了廣泛的應用。泥漿泵主體由動力端和液力端組成。動力端主要包括機架、曲軸、連桿、齒輪軸、齒圈、十字頭、導板等。泥漿泵運轉時由曲軸旋轉帶動十字頭在下導板上往復運動，如果下導板與十字頭的間隙超差會影響它們之間的潤滑油膜，很容易造成下導板和十字頭拉傷，嚴重時導致燒傷，引起安全事故。由此可見，泥漿泵裝配時調整好下導板與十字頭間隙非常關鍵。但是在F1600泥漿泵生產過程中，下導板和十字頭間隙的超差問題經常在裝配和試驗后發生，需要重新調整，既延長了產品的生產周期，又浪費財力人力，嚴重影響了泥漿泵的整體質量和生產效率。

為解決下導板與十字頭配合間隙超差的問題，需要對泥漿泵制造過程進行調查和分析。經研究發現，導板鋸開后存在變形、導板和十字頭分別裝配后把緊力矩存在變形是引起間隙超差的主要原因。

2 原因分析

2.1 下導板加工變形

下導板是由導筒整體加工后鋸開而成，如圖1所示，由于導筒是長筒薄壁零件，即使前期采取各種措施減小或消除了加工過程中產生的變形，但是其結構特點導致鋸開后仍會產生不同程度的變形，而且這種變形是無法預估和控制的。本文對同批次的69件下導板在自由狀態下檢測了與十字頭之間的間隙，發現其中29件下導板間隙在0.1～0.3mm，超過了裝配要求的0.1*100*100mm。裝配后如果下導板變形增加，間隙還會進一步增大，因此，增加了裝配調整的難度和時間，嚴重時導板間隙無法調整至合格，只能更換導板。

2.2 下導板裝配變形

下導板裝配在機架內，效果如圖2所示?？偨Y發現，下導板與十字頭的間隙經常出現在動力端側，靠近液力端側幾乎不會出現間隙。經分析，原因為靠近液力端的導板筋對下導板起到支撐和定位作用，與下導板定位止口間隙很小，把緊螺栓后基本不會造成下導板在該區域內變形，而靠近動力端的導板筋由于不需要進行定位，與下導板臺階間距較大，裝配把緊螺栓后容易引起下導板局部變形，當十字頭處于該位置時，與下導板間隙也會隨之增大。同時，在調整十字頭與機架同軸度時，需要在支撐筋和下導板之間加調整墊片，調整墊片對下導板間隙也存在一定的影響。部分調整墊片厚度過厚，造成調整合格的泥漿泵，在試驗后下導板和十字頭間隙又會發生變化的，因此，相關的裝配指標很難控制。

2.3 十字頭裝配變形

十字頭和十字頭銷為錐面接觸，如圖3所示，裝配后通過調整墊來控制十字頭銷與十字頭的配合深度。十字頭與十字頭銷配研錐度時，在一定力矩下壓緊銷壓板，將十字頭銷和十字頭貼緊，再拆除銷壓板后，測量十字頭銷端面距十字頭端面的距離，以此確定調整墊的厚度，如果在壓緊銷壓板過程中受力不均勻或者壓緊力矩過大，會使十字頭外圓產生不同程度的變形，十字頭與下導板裝配后為部分接觸，因而增大了與下導板之間的間隙。

3 解決方案和效果

第一，從前文分析得知下導板鋸開后的變形，主要是鋸開過程中應力釋放造成的，為消除鋸開后的變形，本文對每件下導板進行變形檢測，將變形超過0.1mm的下導板挑選出對內孔重新加工。我們制作了導板內孔鏜孔工裝，類似機架支撐筋結構，模擬導板裝配時的狀態，同時，按照裝配力矩把緊螺栓，對下導板內孔進行整體鏜孔。加工后的下導板，消除了鋸開變形，重新檢測發現間隙均已消除。

第二，下導板裝配后的變形主要是由于靠近機架動力端兩道導板支撐筋之間的距離過大，螺栓把緊后，使下導板產生扭曲變形造成的。因此，我們將機架靠近動力端的兩條導板筋之間的尺寸由77mm縮小為64mm，如圖4所示。此方法增強了下導板在該處的支撐強度，減小下導板裝配變形。

此方案實施后，連續進行了多臺泥漿泵的裝配調整，調整過程非常順利，調整十字頭與機架前墻板同軸度相比以前較容易，而且同軸度在原始狀態下明顯減小，均在1mm以內，通過調整同軸度均能達到要求的0.25mm范圍內。

此外，在調整墊片的厚度問題上，以前導板與導板筋之間的墊片厚度在0.0～0.40mm，導板筋焊接尺寸調整后，調整時基本沒有出現調整墊片太厚的情況，有時不需要調整墊片，導板在自然狀態下十字頭與機架的同軸度就能達到要求。目前，所有泥漿泵調整后下導板調整墊片厚度均在0.25mm以內，大部分墊片厚度均在0.15mm以內，減少了因為調整墊片過厚導致的下導板裝配變形。

第三，針對十字頭和十字頭銷裝配后發生變形的問題，在配研錐度時，我們對銷壓板螺栓上緊力矩重新進行分段檢測。按照扭矩要求，分別檢測從0到設計要求的230N·m時十字頭外圓尺寸的變化，中間每間隔40N·m測量一次，檢測結果顯示了扭矩對十字頭外圓尺寸變形的影響。通過分析，在配研錐度達到要求的情況下，當螺栓上緊扭矩在80N·m及以下時，十字頭外圓尺寸基本沒有變化，超過80N·m時，十字頭外圓尺寸發生變化，扭矩越大，尺寸變化越大。在此情況下，螺栓上緊扭矩在80N·m時確定的十字頭銷與十字頭端面的高度差作為調整墊片的厚度尺寸，對十字頭變形影響很小，由此解決了十字頭和十字頭銷裝配后變形導致間隙超差的問題。

4 結論

綜上所述，通過對F1600泥漿泵機架結構、導板加工、十字頭裝配工藝的改進，我們解決了下導板與十字頭間隙超差的問題，提升了F1600泥漿泵的整體質量和生產效率。本文以河北華北石油榮盛機械制造有限公司生產的F1600泥漿泵中的問題為例進行分析探討，僅供參考。

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