BWY-220-9液驅定向鉆進用泥漿泵設計與仿真.pdf

1、煤炭是我國重要的基礎能源和工業(yè)原料，近年來煤礦災害事故時有發(fā)生，給國家財產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中最嚴重的災害之一。近水平長鉆孔定向鉆進技術是提高煤礦井下瓦斯抽采率、減少瓦斯災害的一條重要途徑，在國外得到了廣泛的推廣和應用。目前，國內在千米隨鉆測量定向鉆進技術方面也取得了眾多研究新成果，其技術途徑主要是通過螺桿馬達實現(xiàn)孔底回轉，孔底馬達的動力來源于泥漿泵，而國內市場

2、上現(xiàn)有的泥漿泵為常規(guī)產品，主要是針對巖心鉆探、非開挖鉆進工藝技術設計，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需要的提供足夠動力的新型泥漿泵。
　　 本文通過對國內外文獻的調研，分析了現(xiàn)階段國內外鉆探、石油鉆井用泥漿泵的發(fā)展、技術現(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型鉆探用往復式泥漿泉進行了結構參數(shù)的計算及總體方案的設計，并對泥漿泵主要零部件進行了結構優(yōu)化設計及強度校核；本文利用有限元分析軟件ANSYS對泥漿泵的核心部件--曲軸進行了結構靜力學分析，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；利用虛擬樣機技術對泥漿泵曲柄連桿機構進行動態(tài)仿真分析，驗證理論設計

4、的正確性，為物理樣機的設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型鉆探用往復式泥漿泵總體結構設計合理，液壓馬達驅動使整機結構緊湊，符合設計要求；曲軸表面存強化處理后，疲勞強度滿足要求。模態(tài)計算結果表明，低階頻率下曲軸以彎曲和扭轉振動為主，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，計算結果更為準確，為研究曲軸振動特性提供了新的方法