馮曉飛

【摘? 要】論文對F1600泥漿泵生產(chǎn)過程中因?qū)О邃忛_變形、導(dǎo)板裝配變形和十字頭裝配變形而引起下導(dǎo)板與十字頭配合間隙超差的問題進(jìn)行了分析，通過對機(jī)架的結(jié)構(gòu)、加工尺寸的調(diào)整，導(dǎo)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(chǎn)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(guān)鍵詞】泥漿泵;機(jī)架;十字頭變形;導(dǎo)板變形

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

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

1 引言

F1600泥漿泵具有優(yōu)越、穩(wěn)定的工作性能，因此，在國內(nèi)外鉆井領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。泥漿泵主體由動(dòng)力端和液力端組成。動(dòng)力端主要包括機(jī)架、曲軸、連桿、齒輪軸、齒圈、十字頭、導(dǎo)板等。泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)十字頭在下導(dǎo)板上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果下導(dǎo)板與十字頭的間隙超差會(huì)影響它們之間的潤滑油膜，很容易造成下導(dǎo)板和十字頭拉傷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致燒傷，引起安全事故。由此可見，泥漿泵裝配時(shí)調(diào)整好下導(dǎo)板與十字頭間隙非常關(guān)鍵。但是在F1600泥漿泵生產(chǎn)過程中，下導(dǎo)板和十字頭間隙的超差問題經(jīng)常在裝配和試驗(yàn)后發(fā)生，需要重新調(diào)整，既延長了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，又浪費(fèi)財(cái)力人力，嚴(yán)重影響了泥漿泵的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

為解決下導(dǎo)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(jìn)行調(diào)查和分析。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)板鋸開后存在變形、導(dǎo)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(dǎo)板加工變形

下導(dǎo)板是由導(dǎo)筒整體加工后鋸開而成，如圖1所示，由于導(dǎo)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(chǎn)生的變形，但是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致鋸開后仍會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，而且這種變形是無法預(yù)估和控制的。本文對同批次的69件下導(dǎo)板在自由狀態(tài)下檢測了與十字頭之間的間隙，發(fā)現(xiàn)其中29件下導(dǎo)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(dǎo)板變形增加，間隙還會(huì)進(jìn)一步增大，因此，增加了裝配調(diào)整的難度和時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)板間隙無法調(diào)整至合格，只能更換導(dǎo)板。

2.2 下導(dǎo)板裝配變形

下導(dǎo)板裝配在機(jī)架內(nèi)，效果如圖2所示?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)，下導(dǎo)板與十字頭的間隙經(jīng)常出現(xiàn)在動(dòng)力端側(cè)，靠近液力端側(cè)幾乎不會(huì)出現(xiàn)間隙。經(jīng)分析，原因?yàn)榭拷毫Χ说膶?dǎo)板筋對下導(dǎo)板起到支撐和定位作用，與下導(dǎo)板定位止口間隙很小，把緊螺栓后基本不會(huì)造成下導(dǎo)板在該區(qū)域內(nèi)變形，而靠近動(dòng)力端的導(dǎo)板筋由于不需要進(jìn)行定位，與下導(dǎo)板臺(tái)階間距較大，裝配把緊螺栓后容易引起下導(dǎo)板局部變形，當(dāng)十字頭處于該位置時(shí)，與下導(dǎo)板間隙也會(huì)隨之增大。同時(shí)，在調(diào)整十字頭與機(jī)架同軸度時(shí)，需要在支撐筋和下導(dǎo)板之間加調(diào)整墊片，調(diào)整墊片對下導(dǎo)板間隙也存在一定的影響。部分調(diào)整墊片厚度過厚，造成調(diào)整合格的泥漿泵，在試驗(yàn)后下導(dǎo)板和十字頭間隙又會(huì)發(fā)生變化的，因此，相關(guān)的裝配指標(biāo)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(diào)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(shí)，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(diào)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(huì)使十字頭外圓產(chǎn)生不同程度的變形，十字頭與下導(dǎo)板裝配后為部分接觸，因而增大了與下導(dǎo)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(dǎo)板鋸開后的變形，主要是鋸開過程中應(yīng)力釋放造成的，為消除鋸開后的變形，本文對每件下導(dǎo)板進(jìn)行變形檢測，將變形超過0.1mm的下導(dǎo)板挑選出對內(nèi)孔重新加工。我們制作了導(dǎo)板內(nèi)孔鏜孔工裝，類似機(jī)架支撐筋結(jié)構(gòu)，模擬導(dǎo)板裝配時(shí)的狀態(tài)，同時(shí)，按照裝配力矩把緊螺栓，對下導(dǎo)板內(nèi)孔進(jìn)行整體鏜孔。加工后的下導(dǎo)板，消除了鋸開變形，重新檢測發(fā)現(xiàn)間隙均已消除。

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

此方案實(shí)施后，連續(xù)進(jìn)行了多臺(tái)泥漿泵的裝配調(diào)整，調(diào)整過程非常順利，調(diào)整十字頭與機(jī)架前墻板同軸度相比以前較容易，而且同軸度在原始狀態(tài)下明顯減小，均在1mm以內(nèi)，通過調(diào)整同軸度均能達(dá)到要求的0.25mm范圍內(nèi)。

此外，在調(diào)整墊片的厚度問題上，以前導(dǎo)板與導(dǎo)板筋之間的墊片厚度在0.0～0.40mm，導(dǎo)板筋焊接尺寸調(diào)整后，調(diào)整時(shí)基本沒有出現(xiàn)調(diào)整墊片太厚的情況，有時(shí)不需要調(diào)整墊片，導(dǎo)板在自然狀態(tài)下十字頭與機(jī)架的同軸度就能達(dá)到要求。目前，所有泥漿泵調(diào)整后下導(dǎo)板調(diào)整墊片厚度均在0.25mm以內(nèi)，大部分墊片厚度均在0.15mm以內(nèi)，減少了因?yàn)檎{(diào)整墊片過厚導(dǎo)致的下導(dǎo)板裝配變形。

第三，針對十字頭和十字頭銷裝配后發(fā)生變形的問題，在配研錐度時(shí)，我們對銷壓板螺栓上緊力矩重新進(jìn)行分段檢測。按照扭矩要求，分別檢測從0到設(shè)計(jì)要求的230N·m時(shí)十字頭外圓尺寸的變化，中間每間隔40N·m測量一次，檢測結(jié)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(dá)到要求的情況下，當(dāng)螺栓上緊扭矩在80N·m及以下時(shí)，十字頭外圓尺寸基本沒有變化，超過80N·m時(shí)，十字頭外圓尺寸發(fā)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(shí)確定的十字頭銷與十字頭端面的高度差作為調(diào)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(dǎo)致間隙超差的問題。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對F1600泥漿泵機(jī)架結(jié)構(gòu)、導(dǎo)板加工、十字頭裝配工藝的改進(jìn)，我們解決了下導(dǎo)板與十字頭間隙超差的問題，提升了F1600泥漿泵的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文以河北華北石油榮盛機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的F1600泥漿泵中的問題為例進(jìn)行分析探討，僅供參考。

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