TWS 2250HD是一种大功率三缸柱塞泵。不断的产品改进和大量的试验分析,使该泵和旧型泵相比具有更大的连杆承载能力。TWS 2250泵可采用多种尺寸柱塞取得需要的大流量和高压力,同时还可根据用户使用要求进行设计,用于各种泵送作业。
TWS 2250HD技术规格:
最大功率:1,641kW(2,250 BHP) 长度:2,280mm(89.8in) 最大连杆负荷:108,214kg (238,570 lb) 宽度:1,518mm(59.8in) 冲程:203.2mm(8in) 高度:1,124mm (44.3in) 传动比:6.353:1 重量:5,329.7kg (11,750 lb)
TWS 2250HD工作参数表:
柱塞 直径 mm (in)
升/转 (加仑/转) 每转排量
驱替参数(泵每分钟冲次/小齿轮转速RPM) 75/476 升/分(加仑/分)
88.9 (31/2) 95.3 (33/4) 101.6 (4) 114.3 (41/2) 127.0 (5) 139.7 (51/2) 146.1 (53/4) 152.4 (6) 165.1 (61/2) 171.5 (63/4) 177.8 (7) 190.5 (71/2)
3.8 (1.00) 4.3 (1.15) 4.9 (1.31) 6.3 (1.65) 7.7 (2.04) 9.3 (2.47) 10.2 (2.70) 11.1 (2.94) 13.0 (3.45) 14.1 (3.72) 15.1 (4.00) 17.4 (4.59)
284 (75) 326 (86) 371 (98) 469 (124) 579 (153) 701 (185) 766 (202) 834 (220) 979 (259) 1,055 (279) 1,135 (300) 1,303 (344)
1747 (24,796)1,522 (21,600)1,338 (18,985)1,057 (15,000)856 (12,150)708 (10,042)647 (9,187) 595 (8,438) 507 (7,190) 470 (6,667) 437 (6,199) 381 (5,400) Kg/cm2 (PSI)
115/731 升/分(加仑/分) 435 (115) 499 (132) 568 (150) 719 (190) 888 (235) 1,074 (284) 1,174 (310) 1279 (338) 1,501 (396) 1,618 (428) 1,740 (460) 1,998 (528)
1,747 (24,796)1,522 (21,600)1,338 (18,985)1,057 (15,000)856 (12,150)708 (10,042)647 (9,187) 595 (8,438) 507 (7,190) 470 (6,667) 437 (6,199) 381 (5,400) Kg/cm2 (PSI)
148/943 升/分(加仑/分) 562 (148) 645 (170) 734 (194) 928 (245) 1146 (303) 1,387 (366) 1,516 (401) 1,651 (436) 1,937 (512) 2,089 (552) 2,247 (594) 2,579 (681)
1,648 (23,390)1,436 (20,375)1262 (17,908)997 (14,150)808 (11,461)668 (9,472) 611 (8,666) 561 (7,959) 478 (6,782) 443 (6,289) 412 (5,848) 359 (5,094) Kg/cm2 (PSI)
200/1271 升/分(加仑/分) 757 (200) 869 (229) 988 (261) 1,251 (330) 1,544 (408) 1,869 (494) 2,042 (540) 2,224 (588) 2,610 (690) 2,814 (744) 3,027 (800) 3,475 (918)
1,223 (17,361) 1,066 (15,124) 937 (13,292) 740 (10,502) 600 (8,507) 495 (7,031) 453 (6,433) 416 (5,908) 355 (5,034) 329 (4,668) 306 (4,340) 266 (3,781)
输入功率:kW(BHP)
3,915 (1,034) 4,222 (1,115) 4540 (1,200) 5,212 (1,377) 3,336 (881) 3,063 (809) 2,803 (741) 2,316 (612) 1,876 (496) 1,483 (392) 1,303 (344)
Kg/cm
2
300/1906 升/分(加仑/分) 1,135 (300)
816 (11,574) 711 (10,082) 624 (8,861) 493 (7,002) 400 (5,671) 330 (4,687) 302 (4,288) 278 (3,938) 236 (3,356) 219 (3,112) 204 (2,894) 178 (2,521) Kg/cm
2
330/2096 升/分(加仑/分)
Kg/cm2(PSI)
(PSI) (PSI)
1,249 (330) 1,433 (379) 1,631 (431) 2,064 (545) 2,548 (673) 3,083 (815) 3,370 (890) 3,669 (969) 4,306 (1,138) 4644 (1,227) 4,994 (1,319) 5,733 (1,515)
742 (10,522)646 (9,166) 568 (8,056) 449 (6,365) 363 (5,156) 300 (4,261) 275 (3,898) 252 (3,580) 215 (3,051) 199 (2,829) 185 (2,630) 161 (2,291)
1 以上数据基于90%的机械效率(ME)和100%的容积效率(VE)得出-只用于间歇作业
2压力超过 1,000Kg/ cm2 (15,000psi)时,需配备特殊仪表和排出口法兰,详情请联系制造厂家。
TWS2250HD泵的水功率曲线
注:该图表显示TWS 2250HD作业泵在最大水功率的条件下的工作性能。当泵的柱塞尺寸增加时,最大流量增加,而最大压力会相应减小。
TWS600S三缸柱塞泵
TWS 600S作业泵
TWS 600S是一种采用专利设计的多功能三缸柱塞泵,可背靠背双机安装。
TWS 600S泵采用独特的曲轴和十字头偏置专利设计,可以大大减小十字头和十字头导板上负荷,同时减小支撑曲轴的主滚柱轴承上的载荷。该偏置专利设计使TWS 600S泵在做功冲程中产生的连杆倾角更小,从而降低十字头和十字头导板之间的磨损,提高产品使用寿命。
TWS 600S
主要应用于酸化、固井、砾石充填和不压井作业。
TWS 600S技术规格:
最大功率:447kw(600BHP) 长度:1,276mm(50.25in) 最大连杆负荷:43,360kg(100,000 lb) 宽度:1,344mm(52.93in) 冲程:152.4mm(6in) 高度:607mm (23.88in) 传动比:4.61:1 重量(净重):2,240kg (4,940 lb)
TWS 600S双机背靠背安装布置图
TWS 600S的工作参数表:
柱塞直径 mm (in) 63.5 (21/2) 69.9 (23/4) 76.2 (3) 88.9 (31/2) 101.6 (4) 114.3 (41/2)
每转 排量
升/转 (加仑/转)
升
驱替参数(泵每分钟冲次/小齿轮转速RPM)
50/230
/分
Kg/cm(PSI)
2
120/552
升
/分
Kg/cm2 (PSI)
升
200/920
/分
Kg/cm2 (PSI)
升
300/1380
/分
Kg/cm2 (PSI)
升
450/2070
/分
Kg/cm2(PSI)
(加仑/分) (加仑/分) (加仑/分)(加仑/分) (加仑/分)
1.4 (0.38) 1.8 (0.46) 2.1 (0.55) 2.8 (0.75) 3.7 (0.98) 4.7 (1.24)
72 (19) 87 (23) 104 (28) 142 (37) 185 (49) 235 (62)
1,436 (20,372) 1,186 (16,836) 997 (14,147) 732 (10,394) 561 (7,958) 443 (6,288)
174 (46) 210 (56) 250 (66) 341 (90) 445 (118) 563 (149)
1,421 (20,165)1,174 (16,665)987 (14.003)725 (10,288)555 (7,877)439 (6,224)
290 (76) 350 (93) 417 (110) 568 (150) 741 (196) 938 (248)
853 (12,099)705 (9,999)592 (8,402)435 (6,173)333 (4,726)263 (3,734)
434 (115) 526 (139) 625 (165) 851 (225) 1,112 (294) 1,407 (372)
568 (8,066) 470 (6,666) 395 (5,601) 290 (4,115) 222 (3,151) 175 (2,489)
651 (172) 788 (208) 938 (248) 1,277 (337) 1,668 (441) 2,111 (558)
379 (5,377)313 (4,444)263 (3,734)193 (2,744)148 (2,100)117 (1,660)
输入功率:kW(BHP)
188(28(60448(6448(6448(61 以上数据基于90%的机械效率和100%的容积效率得出-只用于间歇作业。
2 压力超过 1000Kg/ cm2 (15000psi)的要求,请联系制造厂家。
TWS 600S泵的水功率曲线
注:该图表显示TWS 600S泵在最大水功率下的工作性能。请注意:随着泵柱塞尺寸增大,最大流量随之增大,最大压力相应减小。
jbt9802-1999三缸柱塞泵
ICS 65.060.40B91
JB/T 9802-1999
喷雾机、清洗机用三缸柱、活塞泵
Sprayer and washing machine–Plunger pump and piston pump
1999-08-06 发布2000-01-01 实施
国 家 机 械 工 业 局 发
布
JB/T 9802-1999
前 言
本标准是对ZB B91 024—90《喷雾机三缸活塞泵技术条件》的修订。本标准与ZB B91 024—90相比,主要技术内容改变如下:
1. 标准名称由《喷雾机三缸活塞泵技术条件》改为《喷雾机、清洗机用三缸柱、活塞泵》。2. 原标准仅适用于30、36和40型喷雾机三缸活塞泵,产品型式单一,不能满足产品更新和发展;标准修订后,不但扩大了活塞泵的适用范围,而且增加了柱塞泵的内容。
3. 增加了泵机油温升指标。4. 增加了调压卸荷阀的安全指标。5. 提高了泵清洁度指标。
6. 增加了运动副、静密封副及承压件的密封要求。7. 增加了耐久性试验要求和完善了检验规则的内容。8. 扩大了联接螺纹的选用范围。
9. “常用压力”和“常用工作压力”修改为“额定压力”。
10. 删去了原标准中对零部件材料要求规定过细的内容和产品质量保证条款。本标准自实施之日起代替ZB B91 024—90。本标准的附录A、附录B和附录C都是标准的附录。本标准由全国农业机械标准化技术委员会提出并归口。
本标准负责起草单位:中国农业机械化科学研究院和苏州农业药械厂。本标准主要起草人:周荷荣、陈俊宝、万培荪、奚杏生、汪建。
本标准于1975年以NJ 116—75首次发布,1990年第一次修订,本次修订为第二次修订。
中华人民共和国机械行业标准
喷雾机、清洗机用三缸柱、活塞泵
Sprayer and washing machine–Plunger pump and piston pump
JB/T 9802-1999
代替ZB B91 024—90
1 范围
本标准规定了三缸柱塞泵、活塞泵(以下简称泵)的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存。
本标准适用于工作压力能平稳调节的喷雾机,清洗机配套用三缸柱、活塞泵。2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 2828—1987JB/T 5673—1991JB/T 9782—19993 产品型号与基本参数3. 1 产品型号
泵产品型号由类别代号、特征代号、系列代号和主参数四部分组成。系列代号按配套动力大小分档排列,系列代号编制按附录A(标准的附录)的规定。类别代号、特征代号与系列代号、主参数之间,以短横线隔开。标记如下:
逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查)农林拖拉机及机具涂漆 通用技术条件植保机械 通用试验方法
主参数:流量(L/min)系列代号:数字
特征代号:Z—柱塞泵、H—活塞泵类别代号:B—
泵
3. 2 基本参数
泵的基本参数应符合表1规定的范围。
国家机械工业局 1999-08-06 批准2000-01-01
实施
1
表 1
项 目额定压力 MPa额定流量 L/min额定转速 r/min
技 术 参 数
≤20≤200500~3000
4 要求
4. 1 泵应符合本标准的要求,并按经规定程序批准的图样与技术文件制造。
4. 2 泵在额定压力和额定转速下,其容积效率和总效率应符合表2相应压力、转速区间的规定值。容积效率和总效率的测定与计算方法见附录B(标准的附录)。
表 2
压 力MPa0~5>5~10>10~20
转 速r/min500~1500500~1500>1500~3000500~1500
容 积 效 率 %柱塞泵≥90≥87≥80≥85
活塞泵>93———
泵 效 率 %柱塞泵≥68≥65≥60≥63
活塞泵>68———
4. 3 调压卸荷性能
4. 3. 1 泵应具有调压、卸荷装置。
4. 3. 2 在额定压力或最高工作压力范围内应能平稳地调压。
当关闭泵出口截止阀时,压力增值不得超过调定压力值的20%。对于装有卸荷阀的泵卸荷时,4. 3. 3
泵压应降到1 MPa以下,再加荷时,泵压应能恢复到原调定压力值。4. 4 调压、卸荷阀无安全阀功能时,应设置限定工作压力的安全装置。
当泵最高工作压力低于10 MPa时,安全装置的限定压力应不超过最高工作压力的1.2倍。当泵最高工作压力高于10 MPa时,安全装置的限定压力应不超过最高工作压力的1.1倍。4. 5 装有压力表或压力指示器的泵,表的指针或指示器的标杆不得有明显的跳动。4. 6 运转性能要求
4. 6. 1 泵在额定工况下,运转试验30 min,检查有无异常的振动、响声、紧固件松动等现象。4. 6. 2 运转中运动副不得向外滴油,漏水不得超过1 mL/min。在该产品规定的最大压力下各静密封副及承压件不得渗漏。4. 6. 3 经30 min运转后:
a) 液泵机油温度应呈稳定态,不再上升;b) 机油温度不得大于75℃,温升不得大于35℃。4. 7 承压零部件
4. 7. 1 空气室必须具有良好的耐压性能,在额定压力2倍的试验压力下保持1 min,不允许出现渗漏、
2
变形、破裂现象。
4. 7. 2 承压零部件系统必须具有良好的耐压性能,在1.5 倍额定压力的试验压力下保持1 min,不允许出现渗漏、变形、破裂等现象。
4. 8 泵的可靠性指标,首次故障前平均工作时间(MTTFF)不小于50 h,有效度不小于96%。4. 9 在额定压力和额定转速下,其噪声值不大于88 dB(A)。
4. 10 清洁度要求,在额定工况下运转30 min后,泵内杂物质量不大于65 mg。4. 11 互换性要求
泵的排出接头的联接应选用表3联接螺纹。
表 3 mm
序号螺纹
1M12×1.5
2M14×1.5
3M18×1.5
4M22×1.5
5M27×1.5
6M33×1.5
4. 12 外观质量
4. 12. 1 外表应整洁,不得有锈渍、油污及其他脏物,不得有碰瘪、划痕等损伤。4. 12. 2 油漆涂层应符合JB/T 5673的有关规定。
4. 13 泵应在额定工况下进行500 h耐久性试验,试验过程中允许更换说明书中规定的易损件,但不得更换其他零、部件,试验结束后,其容积效率和总效率的值允许下降到标准规定值的95%。4. 14 产品出厂时应按说明书的规定,备全所需备件(易损件)、附件。5 试验方法
5. 1 泵30 min运转试验
介质为清水,严禁脱水运转,曲轴箱内应加足清洁的规定牌号的润滑油。在额定转速下,压力为0.5 MPa时,运转5 min,提高到额定压力时,运转20 min,提高到最高工作压力时,运转5 min。并按本标准要求进行测定。
5. 2 除另有规定外,泵的性能试验和耐久性试验应按JB/T 9782的规定进行。5. 3 可靠性试验
泵首次故障前平均工作时间(MTTFF)和有效度的试验及评定方法按附录C(标准的附录)进行。5. 4 噪声测定
泵在额定工况下,按JB/T 9782的规定进行。5. 5 泵的清洁度测定
5. 5. 1 泵在额定工况下连续运转30 min后,放出曲轴箱内全部机油。5. 5. 2 用煤油冲洗曲轴箱内的各运动件及曲轴箱内表面。5. 5. 3 将放出的全部机油及冲洗后的全部煤油过滤、烘干、称重。6 检验规则
6. 1 泵须经检验合格后方能出厂。6. 2 泵的检验分为出厂检验和型式检验。
6. 3 泵的出厂检验项目至少包括本标准4.3、4.5、4.6、4.7、4.12和4.14的要求。
3
6. 4 型式检验按本标准技术要求中规定的全部项目进行,数量应不少于2台。6. 5 泵有下列情况之一时,应进行型式检验:
a) 新产品投产或老产品转厂生产的试制、定型鉴定;
b) 产品的结构、材料、工艺有较大改变,可能影响产品性能时;c) 产品长期停产后恢复生产时;
d) 产品生产正常、上次型式检验已满三年。
6. 6 购货单位有权按产品出厂检验项目复验产品质量,抽样方法及合格质量水平(AQL)值由供需双方按GB/T 2828的规定协商确定。7 标志、包装、运输、贮存7. 1 标志
泵的标牌应固定在明显部位,标志至少应包括以下内容:a) 产品型号、名称;
b) 主要技术参数(转速、流量、额定压力、最高压力);c) 制造商名称;d) 出厂日期或编号。7. 2 包装
泵出厂时应包装牢固可靠,便于运输,并有防潮、防压措施。7. 2. 1 包装箱外面标记应包括以下内容:
a) 产品型号、名称;
b) 产品执行标准的代号、编号和名称;c) 数量,台;d) 毛重,kg;
e) 包装箱体积:长×宽×高(cm×cm×cm);f) 制造商名称;g) 制造日期:年、月;h) 运输、贮存的安全标记。
7. 2. 2 包装箱内应附下列文件,并配带易损备件1份/台:
a) 质量合格证;b) 使用说明书;c) 装箱清单;d) 三包凭证。7. 3 运输
产品在运输过程中,不得碰撞、受潮和受压。7. 4 贮存
产品应贮存在干燥、通风的仓库内,不得露天堆放,避免与酸、碱、农药等有腐蚀性的物质混放。
4
附 录 A(标准的附录)泵系列代号编制方法
A2 泵系列代号编制方法
泵系列代号编制方法见表A1。
表A1
序 号12345678
系 列 代 号
123456810
泵配套功率
kW≤1>1~2>2~3>3~4>4~5>5~6>6~8>8~10
5
附 录 B(标准的附录)
容积效率和总效率的测定与计算方法
B1 测定项目和方法
用清水做试验,测定电动机空载转矩M0,测定不同出水压力pM时泵的流量,同时测出水泵转速n1(应接近额定转速,上下波动范围为5%)、电机转速n2、电机转矩M、吸水压力pB。重复三次,每次测试工况点应不少于7点。B2 计算公式
B2. 1 理论流量Qt(L/min)
a) BH–30、36和40型活塞内轴向进水的三缸活塞泵
πd21
Qt=(s??s)kn×10?6……………………………(B1)
42
b) 柱塞泵和其他进水结构的活塞泵
πd2
Qt=skn×10?6……………………………………(B2)
4
式中:d——缸筒或柱塞的名义直径,mm;
s——活塞或柱塞的名义行程,mm;
?s——活塞内轴向进水的泵的名义进水间隙,mm; k——缸数;
n——泵的额定转速,r/min。B2. 2 容积效率ηV
ηV=
式中:Qt——理论流量,L/min;
Qq——换算成额定转速的流量,L/min。而:
式中:n——泵的额定转速,r/min;
n1——泵的测定转速,r/min; Q——泵的测定流量,L/min。B2. 3 总效率η
η=
式中:N′——有效功率,kW;
N——总功率,kW。而:
6
QqQt
……………………………………………(B3)
Qq=
n
Q…………………………………………(B4)n1
N′
×100%…………………………………………(B5)N
N′=
Qqp60
……………………………………………(B6)
式中:p——全压力,MPa。
又:
式中:pM——出水压力,MPa;
pB——吸水压力,大于大气压为正,小于大气压为负,MPa。
π(M?M0)n2n
而总功率 N=…………………………………(B8)
p=pM–pB………………………………………………(B7)
30000n1式中:M——电机转矩,N·m;
M0——电机空载转矩,N·m; n2——电机转速,r/min。
7
附 录 C(标准的附录)泵可靠性试验和评定方法
C1 故障及其判定统计
C1. 1 故障:指泵的整机、部件或零件在规定条件下和规定时间内丧失规定功能,见表C1。
表C1
序 号1234
功 能 项 目运转性能安全性能调压卸荷性能额定压力值
规 定 值见本标准4.6见本标准4.4见本标准4.3见产品技术条件或说明书
C1. 2 关联故障:与泵本质失效有关的故障,如危及作业安全、丧失功能以及零部件损坏等故障,但经调整或保养能轻易排除的故障除外。
C1. 3 非关联故障:外界因素造成泵的故障,如:
a) 由于超出机器使用说明书、技术条件规定的使用条件操作造成的故障;b) 由于使用、保养不当或误动作造成的故障;c) 外界偶然事故引起的故障,如停电、停水等。C1. 4 故障的判定
可靠性统计中,只计入关联故障。C2 抽样方法
采用随机抽样方法抽取一定数量的产品进行可靠性评定,样本数不得少于20台,抽样台数不得少于2台。C3 试验方法
C3. 1 试验用介质为清水,在室内台架上额定工况下进行。
按累计100 h(8 h×12.5)定时截尾试验,使用喷枪喷雾,测定泵首次故障前平均工作时间(h)C3. 2,并计算平均值。
按累计300 h试验,测定泵有效度,试验过程中,除说明书中规定的易损件外,不允许更换其C3. 3它零件。
C4 首次故障前平均工作时间
首次故障前平均工作时间MTTFF按式(C1)计算(记录表见表C2):
T1?r?
MTTFF==?∑ti+(n?r)t0?…………………………(C1)
rr?i=1?式中:T——总工作时间,h;
8
JB/T 9802-1999
n——抽样试验台数; r——故障台数;
ti——第i台泵出现首次故障时累计工作时间,h; t0——定时截尾试验时间,h。
表C2 可靠性评定试验
型号及名称:
额定压力: MPa; 定时截尾时间t0 h;
试验地点:
C5 有效度测定
有效度按式(C2)计算:
K=
式中:K——有效度,%;
∑Tq——故障排除时间,h;
∑Tz——纯工作时间,h。
C6 首次故障前平均工作时间考核2台,有效度考核1台。
由生产企业自行测试的,其试验报告需经归口部门审查认定。
∑Tz
×100%…………………………………(C2)
∑Tq+∑Tz
9
中 华 人 民 共 和 国
机 械 行 业 标 准喷雾机、清洗机用三缸柱、活塞泵
JB/T 9802-1999
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机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷
(北京首体南路2号 邮编 100044)
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开本880×1230 1/16 印张3/4 字数20,0002000年4月第一版 2000年4月第一次印刷
印数1-500 定价 10.00元
编号 99-1448机械工业标准服务网:http://www.JB.ac.cn
JB/T 9802-1999
三缸柱塞泵锯齿螺纹分析_李洪波
#400#石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2006年8月 第28卷 第4期
128 No14JournalofOilandGasTechnology(J1JPI) Aug12006 Vol
三缸柱塞泵锯齿螺纹分析
李洪波,周思柱,迟世伟,李 宁 (长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)
[摘要]介绍了三缸柱塞泵锯齿螺纹的特点,分析了其理论强度,应用有限元分析软件对其进行建模和应
力分析。通过应力分布云图找到应力最大处,从而找到其失效的主要形式和真正原因。对理论分析的失
效形式和有限元分析的结果进行对比,提出了提高螺纹强度和寿命的改进措施。
[关键词]锯齿螺纹;轴对称;有限元;接触分析
[中图分类号]TE93313
[文献标识码]A [文章编号]10009752(2006)04040003
锯齿形螺纹比矩形螺纹易于加工,而且承载能力大、径向分力小,可传递较大的轴向力,其传动性大大优于梯形螺纹。该牙侧始终承受一个方向的力,内、外螺纹的承载牙侧是永远接触的;锯齿形螺纹的非承载牙侧的牙侧角为45b,可保证外螺纹牙底有较大的圆弧,其牙侧不受力,内、外螺纹的非承载牙侧是永远相互脱开的,故使其免于产生应力集中而能承受疲劳载荷。
锯齿形螺纹牙根承载面积大、强度高,牙根处无应力集中,承受单向应力效果好,可避免牙根断裂,从而可使其寿命延长。锯齿形螺纹主要用于传动装置,也可以用于紧固连接场合。[1]
1 三缸柱塞泵锯齿螺纹理论应力分析和失效分析
111 理论应力分析
锯齿形螺纹的基本牙型和内外螺纹的基本牙型设计如图1所示。
1)螺栓杆的强度计算 在图2所示的工作情况下,在承受工作载荷之前,螺栓不受力。这种螺纹连接属于松螺栓连接。当联接承受工作载荷F时,螺栓所受的工作拉力为F,其强度计算方法是
:
图1 基本牙型 图2 螺纹孔和和螺栓的约束施加和力
R=[[R]2d14(1)
式中,d1为螺栓危险截面的直径,即外螺纹小径,mm;[R]为螺栓材料的许用应力,MPa。这里d1=
Rs@107144178mm,[R]===456(MPa)(Rs为屈服强度,n为安全系数)。F=d2垫圈=p=1952
n244
-66@10@71174@10=6508001619(N)=6501800619(kN)(d垫圈是施加到垫圈上载荷的受力直径;p是施加到垫圈上的压强)。
把F和d1代入到式(1)中,有:
[收稿日期]20060324[作者简介]李洪波(1981),女,2004年大学毕业,硕士生,现从事现代机械设计技术的研究工作。
第28卷第4期李洪波等:三缸柱塞泵锯齿螺纹分析 #401# R===391883MPad2261@144178@1044
考虑到螺纹在工作中还承受剪切应力,由第4强度理论和经验公式SU015R,有:ca= R+3S=+3(015R)U113R
式中,S为螺栓的剪切应力;Rca为危险截面的计算载荷。(2)
将上述数据代入式(2),则螺栓危险截面的拉伸强度的计算式为:Rca=113R=113@391883=5118479(MPa)。
2)螺纹工作面上的耐磨性强度计算公式为:
=[[p] p==A22(3)
式中:Q为轴向力(这里Q=F=6508001619N),N;d2为外螺纹中径(这里d2=148159mm),mm;P为螺距(这里P=6135mm),mm;h为螺栓螺纹工作高度(这里h=018P=5108mm),mm;H为内螺纹高度(这里H=46104mm),mm;u为螺纹工作圈数,u=H/P。
将上述数据代入式(3)得到:P=
3718707(MPa)
上式说明,螺纹的耐磨性条件满足,螺纹不至于因过度磨损而失效。
在三缸柱塞泵中锯齿形螺纹承受的是由柱塞的往复运动产生的交变载荷,压力最小时是负压,最高时是井下压力。动力端的曲轴每旋转一圈,此腔内的压力从负压到最大压力变换三次。
112 断裂失效分析
断裂开始时,发生在旋合第一圈的旋入口并慢慢向内推进,约断裂两圈时,因是超高压设备,就要停产,更换泵头体,从开始断裂到泵头体报废持续的时间约为150h左右。据有关资料介绍,螺纹的第一圈受力最大,旋入口是应力集中的地方,此种断裂一般由交变载荷引起。按目前的寿命,400型柱塞泵其右端螺纹承受的交变载荷次数是4132@107次;700型柱塞泵螺纹承受的交变载荷次数是1144107次。螺纹因磨损几何尺寸变小,强度减小,从而加速了螺纹的断裂[2]==UA23114@148159@5108@46104@10-3。
2 三缸柱塞泵锯齿螺纹的有限元分析
本文以美制锯齿形螺纹为例进行分析,其代号为6in-4-2级,建模和分析如下。
211 锯齿形螺纹的建模
表1 锯齿形螺纹的材料特性
锯齿形螺纹
外、内螺纹材料38CrMoNi2VA弹性模量211GPa泊松比0133硬度(HB)275~305Rs930MPa
由于螺纹孔和螺栓的结构和载荷都是轴对称结构,故在建
模时做了相应的简化,只取其对称面的一半为研究对象。
212 螺纹孔和螺栓的网格划分
由于螺纹处形状不规则,网格划分形式为:①螺纹孔采用
平面三角形6节点等参单元,采用智能网格划分;②螺栓采用
平面四边形4节点等参单元,采用智能网格划分;③接触分
析:由于螺栓和螺纹孔只在有螺纹牙面处啮合,而且螺旋升角
很小,且本文采用平面分析法,所以在螺纹啮合处简化为线线
接触,同时忽略螺旋升角的影响;接触面的摩擦系数与所用螺
纹润滑材料有关,一般为01015~01025之间,本计算假定各
接触面的摩擦系数为0102。二者网格划分的图形如图3所[3] 图3 螺纹孔和螺栓的网格划分
#402# 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2006年8月示。螺栓和螺纹孔均为轴对称结构,采用上述单元划分网格后,两者一共产生1874个单元,2761个节点,接触单元为233个,接触点486个。
113 边界条件和载荷的施加及求解
1)施加边界约束 由于螺纹孔和螺栓均是轴对称结构,螺栓中间截面的径向位移为零。在螺纹孔和螺栓的啮合处,采用接触处理,约束后的结果如图2所示。
2)加载和求解 根据三缸柱塞泵工作特点,加载在图2所示的直线上,加载是均布载荷,大小为71174MPa。
214 结果分析
1)由于螺纹在啮合处发生接触,螺栓的受力在中间的圆形面上,最大位移发生在螺栓中心部位,其最大值为01785@10-5m(如图4所示。)。图中,DMX表示正向最大位移,SMX表示负向最大位移,对于有限元分析而言就是这两个代号有意义,SUB代表子步,TIME代表时间步,USUM代表总位移,RSYS代表坐标系类型;下同)。
2)应力分析。图5是节点应力云图(图中,SEQV代表总应力平均值,SMN代表最大盈利,SNX代表最小应力,其他同上)
。
图4 螺纹啮合的位移图 图5 节点应力云图
有限元分析结果表明螺纹啮合最大应力值为4171746MPa,小于螺纹材料的许用应力465MPa,满足强度条件;同时其工作变形最大值为01785@10-5属于小变形范围内,螺纹可以安全工作。另外,通过有限元分析结果得到螺栓所受的平均应力为5119237MPa。
从上面的应力云图可以看到,螺纹的第1牙受力最大,即旋入口应力是集中的地方,螺纹接触的最大应力发生在第1牙和第2个牙的小部分,第3个牙只有一点点接触,从第4个牙开始就不再接触了,这是由于1、2两对牙承载过高的压力而产生脱滑失效而不是断裂失效,1、2两对牙首先产生塑性变形而发生畸变,紧接着其他的啮合对相继脱开而不在啮合。
s=212262。根据文献[2],对于材质均匀,性能离散程度小,而应力计算又3)安全系数。n==4171746Rmax
比较准确的情况,可取安全系数许可值[n]=115~215,甚至更小些。经比较,可知该点工作是安全的。3 结 语
研究表明,要提高锯齿形螺纹的寿命,必须加强螺栓螺纹部分的表面硬度,尤其是第1个牙的表面硬度,可以采用冷礅螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法,或者采用氮化、氰化、喷丸等处理;也可以增大螺栓的旋入口处的过渡圆角半径;或者选择抗拉强度极限大的材料作为螺纹材料。
[参考文献]
[1]刘鸿文1材料力学[M]1北京:高等教育出版社,2000136~371
[2]于源1强度好、效率高的锯齿形螺纹[J]1机械冷加工,1997,(4):11~141
[3]高连新,金烨,史交齐1圆螺纹套管接头应力分布规律研究[J]1机械强度,2004,26(1):042~0481
[编辑] 苏开科
PG三缸柱塞泵使用说明书
PG系列柱塞泵
目 录
1. 概述 1 2. 主要技术规范及性能参数 1 3. 结构简介 1 4. 对柱塞泵润滑系统的要求 7 5. 泵的安装 8 6. 新泵的跑合程序 9 7. 泵的维修保养 10 8. 泵的重要螺栓的紧固扭矩 11 9. 故障的排除 19
一、 概述
PG系列柱塞泵是我厂在引进美国DS泵的基础上,进行消化、吸收而设计制造的一种卧式单作用三缸柱塞泵,它主要由PG系列动力端总成与TH系列液力端总成组成,动力端与液力端由8个合金钢柆杆连接,卸下液力端时,拉杆留在动力端上。柱塞与小连杆之间采用卡箍连接,拆卸和维修液力端很方便。
PG系列柱塞泵是固井水泥车、撬的核心部件,如果操作、维修不当,将会产生严重后果。
因此,要求操作人员在使用设备之前,应认真仔细地阅读说明书,熟悉其结构及使用要求。
二、 主要技术规范及性能参数
2.1 主要技术规范
2.1.1 PG系列柱塞泵动力端参数
最大水功率: 300HHP 主轴最大转速: 350rpm 小齿轮轴最大转速:1510rpm 连杆最大负荷: 5085N 冲程: 127(5″) 齿轮传动比: 1:4.32 齿轮齿形: 双圆弧齿轮 2.1.2 PG系列柱塞泵液力端参数
三、 结构简介
3.1 动力端
动力端由曲轴、连杆、十字头、小连杆、轴承、齿轮、壳体及泵壳盖等组成。
3.1.1 动力端壳体
(1) 壳体PG04采用铸件,PG05采用钢质焊接结构,经过消
除应力处理。
(2) 十字头滑套材料为铸造青铜合金。 3.1.2 曲轴
(1) 为双键偏心轮结构,偏心距63.5。 3.1.3 大齿轮
(1) 双连斜齿轮结构,齿形为双圆弧,用于抵消轴向力。 (2) 合金钢铸件,齿面淬火处理。 3.1.4 小齿轮轴
(1) 合金钢锻件。
(2) 小齿轮与轴为整体结构。 3.1.5 十字头
(1) 球墨铸铁,全圆柱设计,有油槽。 (2) 半圆铝镁合金瓦片承受连杆负荷。 3.1.6 连杆
(1) 铸钢结构,专用工装加工。
(2) 用6个双头螺栓和自锁螺母与连杆轴承座连接。 3.1.7 十字头衬套
铸造青铜,对开式结构。 3.1.8 连杆销
(1) 球墨铸铁,仅用于带动十字头返回,不承受连杆负荷。 (2) 装入十字头后,用螺钉锁紧。
3.1.9 连杆衬套
(1) 铝镁合金材料。 (2) 与连杆紧配合。 3.1.10 动力端总成(见附图)
图1表示了动力端的结构。并列出各零件的图号、名称及数量,供用户维修及提供配件方便。
动力端总成明细表
3.2
液力端(见图2)
液力端由泵头体、吸入、排出凡尔总成、柱塞、盘根等件组成。如图二所示。 3.2.1 泵头体
(1) 泵头体采用整体式合金钢锻件:42CrMo 30CrNi2MoV(酸
化)
(2) 经过热处理和探伤检验。 3.2.2 凡尔总成
(1) 采用翼型导锥形凡尔。 (2) 凡尔密封圈聚安脂橡胶。 3.2.3 柱塞
(1) 柱塞采用表面喷涂镍基合金粉末新技术,对表面进行预
保护强化处理。
液力端总成明细表
四、 对柱塞泵润滑系统的要求
为了能使该泵正常工作和延长使用寿命,对该泵的润滑系统提出下列要求仅供使用者参考。 4.1 润滑泵
4.1.1 一般选用齿轮泵作为润滑泵。
4.1.2 要求润滑泵的转速与发动机的转速一致。
4.1.3 保证在发动机低转速下,润滑泵的排量56.7~75.71L/min,以确保柱塞泵即使在高压/低速运转时也能得到充分的润滑。 4.1.4 润滑泵的安装位置应尽可能低一些,以减少吸入高度。 4.2 润滑泵吸入管
4.2.1 吸入管线要尽量短而无弯曲。如果管线长度大于3m,就要使用内径为75mm的软管或钢管。使用软管时,应采用钢丝编制胶管。所有接头应缠密封带。 4.3 润滑系统的参数
4.3.1 在工作温度下最低油压:0.1Mpa。 4.3.2 冷启动下最低油压:0.35Mpa。
4.3.3 最高油温(仅限于18#双曲线齿轮油):80℃。
4.3.4 在全速工作条件下,润滑泵入口处的最大真空度:0.35Mpa。 4.4 推荐用润滑油 4.4.1 动力端润滑油℃
高寒地区,夏季选用18#双曲线齿轮油,各季选用13#双曲线齿轮油。其它地区,可全年选用18#双曲线齿轮油。 4.5 润滑系统的保养
4.5.1 前期换油时间:新泵的油在使用100h或2个月后全部换掉。 4.5.2 后期换油时间:
在正常工作条件下,润滑油在每使用1000h或4个月换一次。如
果发现润滑油弄脏,就要立即清除污物并换油。 4.6 动力端润滑
在动力端轴端有一个油泵,能从油箱泵油,油通过过滤管流入主轴和十字头销,然后润滑旋转轴承,拉杆连接终端、动力端齿轮、小轴承并通过主轴上的孔润滑十字头。
润滑系统油压范围15~50Psi。
五、 泵的安装
对于新泵的安装,下面的建议可作为一般的指南。
此手册中有关润滑系统的全部资料应认真阅读并严格执行,它对该
泵的寿命极其重要。
出于使用和安装的不同,动力端的安装支架一般不提供。为了把动
力端固定到撬座上,动力端的每一个角至少有一个焊接的支架。如有可能,应在液力端下面安装支架,用于延长动力与液力端连接拉杆螺栓的寿命。
动力可以通过传动轴输入给小齿轮轴。并为小齿轮轴留有足够(至
少3mm)端隙。
六、 新泵的跑合程序
泵在最初若干小时内的工作是一个关键时期,下述的检查和跑合程
序可以作为操作人员的一般指南。与压力试验有关的最初几小时的跑合通常在制造厂内进行,但由于磨合过程可能延续80~100h,所以大部分试运转将是每个使用者的责任。事实上,泵的所有运动件都要经过这个磨合过程,因此青铜和钢的微粒将进入润滑油中,在此期间,如果不注意这个常见的基本原理,将这种微粒污染的润滑系统,特别是滤清器和吸入滤网可能发生严重问题。
6.1 根据气候条件,给润滑油箱加入正确级别的齿轮油,同时给柱
塞泵润滑油箱加入正确的液体。根据需要,给润滑泵和其它部件加油,检查
所有排放堵头和接头是否上紧和渗漏。
6.2 卸掉动力端检查盖,以便观察油流至泵所有零件的情况。
6.3 使发动机至全速,检查油压,其值不低于0.1 Mpa。同时也检
查整个系统的其它位置,观察其工作是否正常。接近润滑泵的部位可能略高一点。停止发动机运转,几分钟后,检查油箱是否需要加油,检查三缸泵的油是否很好地返回油箱。
6.4 分别在40%、60%、80%和100%的额定压力下,以80~90次/min
运转泵约半小时,仔细观察油压、油温和润滑泵的真空度。在此期间,油压一般不应低于0.1Mpa。
6.5 在进行正常工作之前,让泵停止运转,彻底冷却。更新所有滤
芯,并清洗吸入滤网,更换润滑油。清理油箱,去除油中铁屑,以防泵工作期间吸入滤网堵塞。
6.6 在接着的若干小时工作期间,每隔10~15h要对滤清器和滤网
进行保养,直到磨合期停止。大约100h后,润滑油需要再次更换,滤清器也要更换,滤网要清洗。经过这段时间后,滤网需要每80~100h进行清洗,滤清器需要20h,最多不超过50h进行更换(视使用的滤清器种类而定)。
七、 泵的维护保养
7.1 启动
7.1.1 检查动力端的油泵完好,检查润滑油的油位,油路应保持通畅。
7.1.2 检查液力端的润滑油泵是否完好,检查润滑油的油位,油路应保持通畅。
7.1.3 用扳手和榔头检查柱塞的密封度。
7.2 关闭
7.2.1 完成操作后,注水清洗液力端、吸入排出管汇,直至水变
清澈。(进行上述操作时,切勿松动液力端盘根螺母)。
7.2.2 检查润滑装置是否渗漏,若渗漏,更换。
7.3 定期维修保养
只要实行定期维修保养,就能获得此泵的最经济及无故障服务。特别
强调的是应把重点放在润滑系统的维修保养上。操作者或维修人员在使用泵之前,应熟悉维修保养要求。
7.3.1 每日检查
(1)检查油箱油位。
(2)检查油箱——用90WT油,最高油温80℃[用75WT油(冬季),
最高温度64℃;用140WT油(夏季),最高温度93℃]。
(3)检查油压。
(4)检查有无任何异响,若有,则表明液力端需要维修。
(5)检查动力端润滑系统是否良好。
(6)检查排出压力。
(7)检查是否漏油。
(8)检查清洁表面。
7.3.2 工作一周(40小时)后
(1)检查安全控制系统。
(2)检查阀和阀座。
(3)检查密封件。
7.3.3 工作一月(200小时)后
(1)检查动力端、连接箱、液力端的所有螺栓。
(2)检查柱塞是否磨损。
(3)清洗过滤器。
(4)清洗空气过滤器。
(5)检查阀座和弹簧。
(6)检查工具是否完好。
7.3.4 工作6个月(1000小时)后
(1)检查十字头是否生锈。
(2)检查齿轮是否完好。
(3)检查吸入口连接法兰螺栓。
(4)检查排出口由壬。
(5)更换润滑油。
八、 泵的重要螺栓的紧固扭矩
8.1 液力端
8.1.1 排出法兰螺栓 610Nm
8.1.2 吸入总管螺栓 340Nm
8.1.3 拉杆螺母 352Nm
8.1.4 柱塞卡箍螺栓 60Nm
8.2 动力端
8.2.1拉杆 1365Nm
8.2.2 小连杆螺栓 220Nm
8.2.3 止推座(轴瓦)定位板螺栓 68Nm
8.2.4 连杆锁紧螺母 244Nm
8.2.5 连杆轴承壳螺栓 475Nm
8.2.6 齿轮螺栓 1260Nm
8.2.7 小齿轮轴轴承壳 220Nm
九、 故障排除
故障现象 可能产生的原因 调整措施
故障现象 可能产生的原因 调整措施
故障现象 可能产生的原因 调整措施
动力端总成(图一)
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