BWY-220-9液驅(qū)定向鉆進用泥漿泵設(shè)計與仿真.pdf

1、煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料，近年來煤礦災(zāi)害事故時有發(fā)生，給國家財產(chǎn)和礦工生命造成巨大威脅。我國煤礦事故中40％以上是瓦斯爆炸事故，可見瓦斯事故已成為我國煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。近水平長鉆孔定向鉆進技術(shù)是提高煤礦井下瓦斯抽采率、減少瓦斯災(zāi)害的一條重要途徑，在國外得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。目前，國內(nèi)在千米隨鉆測量定向鉆進技術(shù)方面也取得了眾多研究新成果，其技術(shù)途徑主要是通過螺桿馬達實現(xiàn)孔底回轉(zhuǎn)，孔底馬達的動力來源于泥漿泵，而國內(nèi)市場

2、上現(xiàn)有的泥漿泵為常規(guī)產(chǎn)品，主要是針對巖心鉆探、非開挖鉆進工藝技術(shù)設(shè)計，其輸出特性不能很好滿足千米鉆機孔底動力定向鉆進的需要。因此，為了更好的提高我國自主研發(fā)的千米定向鉆進技術(shù)裝備的整體水平，需要研制一臺符合履帶式千米鉆機整體布局、體積小、更好滿足孔底馬達定向鉆進工藝技術(shù)需要的提供足夠動力的新型泥漿泵。
　　 本文通過對國內(nèi)外文獻的調(diào)研，分析了現(xiàn)階段國內(nèi)外鉆探、石油鉆井用泥漿泵的發(fā)展、技術(shù)現(xiàn)狀，對目前千米定向鉆進鉆機所配的泥漿泵在

3、現(xiàn)場使用中存在問題做了深入探討；對BWY-220/9型鉆探用往復(fù)式泥漿泉進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算及總體方案的設(shè)計，并對泥漿泵主要零部件進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及強度校核；本文利用有限元分析軟件ANSYS對泥漿泵的核心部件--曲軸進行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，確定泥漿泵工作時曲軸易發(fā)生破壞的危險部位，并對其進行了疲勞強度校核，同時研究了曲軸的動態(tài)特性，運用解析模態(tài)分析法計算了曲軸的固有頻率；利用虛擬樣機技術(shù)對泥漿泵曲柄連桿機構(gòu)進行動態(tài)仿真分析，驗證理論設(shè)計

4、的正確性，為物理樣機的設(shè)計和制造提供參考依據(jù)；最后，對泥漿泵的物理樣機進行性能試驗研究。
　　 研究表明：BWY-220/9型鉆探用往復(fù)式泥漿泵總體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，液壓馬達驅(qū)動使整機結(jié)構(gòu)緊湊，符合設(shè)計要求；曲軸表面存強化處理后，疲勞強度滿足要求。模態(tài)計算結(jié)果表明，低階頻率下曲軸以彎曲和扭轉(zhuǎn)振動為主，最小固有頻率遠高于激振頻率，不會發(fā)生共振，并且采用彈簧單元來模擬彈性支撐的軸承部分，計算結(jié)果更為準(zhǔn)確，為研究曲軸振動特性提供了新的方法