柱塞B168-0013弹簧的失效分析

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1、目 录一、绪论1（一）调查目的1（二）调查范围2二、油泵2（一）油泵3（二）油泵工作原理4三、柱塞弹簧的形状与受力情况5四、柱塞弹簧常见的失效形式6五、弹簧断裂之后的断口81、断口宏观观察 .92、金相观察.10六、影响柱塞弹簧失效的原因11（一）油泵的弹簧力度下降12（二）油量调节齿圈卡阻12（三）柱塞卡阻13七、55CrSi油泵弹簧的实验14八、分析改进策略14九、总结15参考文献感谢语柱塞B168-0013弹簧的失效分析摘要：在分析无锡威孚精机弹簧厂油泵柱塞弹簧失效特征的基础上，能够比较推断出弹簧拉伤失效是在什么情况下产生自锁所致。然后根据我所在的企业通过提供的弹簧原料材料检验报告、力学

2、性能检验报告，以及失效弹簧的宏观与微观检验报告，然后开始进行对弹簧失效原因综合性的分析后撰写毕业论文。在整个论文中我们所主要研究的就是在整个油泵工作中所实现的原理和他对弹簧的整体上的性能要求，通过整个油泵弹簧具体选材情况下分析失效的原因，并且我们做出55CrSi油泵弹簧的实验然后开始比较并提出相应的建议，通过这些方面来实现整个企业的利益话。关键词：油泵柱塞;失效；原因;实验Failure Analysis of Piston B168-0013 SpringAbstract: Based on the analysis of the failure characteristics of the

3、 plunger spring of oil pump in Wuxi Weifu Precision Machine Spring Factory, it can be concluded that the failure of spring tension is caused by self-locking under what conditions. Then, according to the spring material inspection report, mechanical property inspection report and the macro and micro

4、inspection report of the failure spring provided by my enterprise, I started to make a comprehensive analysis of the causes of spring failure, and then wrote my graduation thesis. In the whole paper, what we mainly study is the principle of the whole oil pump work and its performance requirements on

5、 the spring. We analyze the causes of the failure of the whole oil pump spring through the concrete material selection of the tower. And we do our experimental results to analyze the failure of the 55CrSi oil pump spring. Through these aspects, we can realize the interests of the whole enterprise.Ke

6、ywords: Pump plunger; Failure; Reason; Experiments 一、绪论（一）调查目的弹簧是油泵中的一个重要元件，弹簧提供的压力推动柱塞实现油阀门的开启与闭合，对油泵的品质起着重要作用。而我在无锡威孚精机弹簧厂上通过一些原料材料的检验报告、力学性能检验报告，还有以及失效性的弹簧的宏观与微观检验报告，来分析得出弹簧的失效原因并且提出相应的策略，希望通过已知知识来帮助企业，帮助社会。（二）调查范围利油田等采油公司的检泵作业数据分析，由于泵筒与柱塞磨损失效，影响抽油泵正常工作约占总问题。环境恶劣、井身结构、自身因素、泵井匹配等，这些都将引起泵筒与柱塞表面发生摩擦

7、。尤其当油田进入石油开采的中后期，伴随油井出砂严重、地下水及腐蚀介质等含量急剧增多，传统的泵筒与柱塞表面材料及结构不能很好地适应复杂工况。工作人员不能根据油井具体情况来选用合适的抽油泵类型。这些因素将导致泵筒内表面与柱塞外表面的磨损愈加严重，加速泵筒和柱塞的失效，最终影响油田产量及经济效益。根据现场观测、台架试验、仿真模拟等方法分。泵筒与柱塞的磨损失效形式主要分为二体磨损、三体磨损与腐蚀磨损 种情况。受地质因素影响，斜井、水平井等非垂直井将引起抽油泵发生偏斜，使得柱塞与泵筒产生直接接触，形成磨损。另外，抽油杆或套管经过长时间工作后，易发生形变，使柱塞产生斜向作用力，形成与泵筒之间的局部偏磨，构

8、成二体磨损。当油井开采时，原油当中将伴随大量的砂石析出，其中一些细小的高硬度颗粒便会进入到泵隙当中，在柱塞的往复运动下，该细小砂石在泵筒内壁和柱塞表面产生划痕甚至犁沟，形成三体磨损。随着原油不断开采，大量的水、气、聚合物等腐蚀性介质也随之不断析出，而泵筒和柱塞长时间在该腐蚀性环境下工作，其表面将发生化学或电化学反应，伴随着摩擦，从而造成腐蚀性磨损。同时，当表面镀层产生剥落时，由于材料属性不同，磨损与未磨损的位置将形成更大的电位差值，进而加速对磨损位置的腐蚀影响。另外，井下温度也将会加快腐蚀速度，进而加快对表面的损坏。为此，国内外相关学者采取相应技术措施，增强抽油泵泵筒与柱塞表面耐磨性，提高泵效

9、，延长抽油泵使用寿命。将现有的抽油泵泵筒与柱塞耐磨技术分为材料表面强化、表面结构改进、新型柱塞、增加辅助性机.二、油泵（一）油泵油泵它是一种特别轻，而且很方便，但又密度特别紧凑的泵，它是一种含有铝质材料制成的外壳，并且能设置在其外壳中的可运动的模制件，其中，该可运动的模制件至少部分地由一种可烧结的、至少包含一种奥氏体的铁基合金的材料制成，并且在其中由一种可烧结材料制成的该模制件具有一个至少为该外壳的热膨胀系数60%的热膨胀系数。油泵有直列式、分配式和单体式三大类，国内外一般汽车柴油机的油泵都是由世界上少数几个专业厂生产的。（二）油泵工作原理的吸油和压油，由柱塞在柱塞套内的往复运动来完成。当柱塞

10、位于下部位置时，柱塞套上的两个油孔被打开，柱塞套内腔与泵体内的油道相通，燃油迅速注满油室。当凸轮顶到滚轮体的滚轮上时，柱塞便升起。从柱塞开始间向上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。在这一段时间内，由于柱塞的运动，燃油从油室被挤出，流向油道。所以这段升程称为预行程。当柱塞将油孔挡住时，便开始压油过程。柱塞上行，油室内油压急剧升高。当压力超过出油阀的弹簧弹力和上部油压时，就顶开出油阀，燃油压入油管送至喷油器。 柱塞套上的进油孔被柱塞上端面完全挡住的时刻称为理论供油始点。柱塞继续向上运动时，供油也一直继续着，压油过程持续到柱塞上的螺旋斜边让开柱塞套回油孔时为止，当油孔一被打开，高压油从油室经柱塞上的

11、纵向槽和柱塞套上的回油孔流回泵体内的油道。此时柱塞套油室的油压迅速降低，出油阀在弹簧和高压油管中油压的作用下落回阀座，喷油器立即停止喷油。这时虽然柱塞仍继续上行，但供油已终止。 柱塞套上回油孔被柱塞斜边打开的时刻称为理论供油终点。在柱塞向上运动的整个过程中，只是中间一段行程才是压油过程，这一行程称为柱塞的有效行程。1、压油和吸油喷油泵的吸油和压油，由柱塞在柱塞套内的往复运动来完成。当柱塞位于下部位置时，柱塞套上的两个油孔被打开，柱塞套内腔与泵体内的油道相通，燃油迅速注满油室。当凸轮顶到滚轮体的滚轮上时，柱塞便升起。从柱塞开始间向上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。在这一段时间内，由于柱塞的运动

12、，燃油从油室被挤出，流向油道。所以这段升程称为预行程。当柱塞将油孔挡住时，便开始压油过程。柱塞上行，油室内油压急剧升高。当压力超过出油阀的弹簧弹力和上部油压时，就顶开出油阀，燃油压入油管送至喷油器。柱塞套上的进油孔被柱塞上端面完全挡住的时刻称为理论供油始点。柱塞继续向上运动时，供油也一直继续着，压油过程持续到柱塞上的螺旋斜边让开柱塞套回油孔时为止，当油孔一被打开，高压油从油室经柱塞上的纵向槽和柱塞套上的回油孔流回泵体内的油道。此时柱塞套油室的油压迅速降低，出油阀在弹簧和高压油管中油压的作用下落回阀座，喷油器立即停止喷油。这时虽然柱塞仍继续上行，但供油已终止。 柱塞套上回油孔被柱塞斜边打开的时刻

13、称为理论供油终点。在柱塞向上运动的整个过程中，只是中间一段行程才是压油过程，这一行程称为柱塞的有效行程。2、油量调节为了适应柴油机负载的要求，喷油泵的供油量必须能够在最大供油量(全负荷)到零供油量(停车)的范围内进行调节。供油量的调节是通过齿杆、转动套使喷油泵的全部柱塞同时转动来实现的。当柱塞转动时，供油开始时间不变，而供油终了时间，则由于柱塞斜边对柱塞套回油孔位置的改变而变更了。随着柱塞转动的角度不同，柱塞的有效行程也就不同，因而供油量也随之改变。柱塞对于不供油位1转动的角度越大，则柱塞上端面到打开拄塞套回油孔的斜边距离也越大，供油量也就越大，若柱塞转动的角度较小，则断油开始较早，供油量也较

14、小。当柴油机停车时必须断油，为此，可将柱塞上的纵向槽转到正对着柱塞套上回油孔。此时，在整个柱塞行程中，柱塞套内的燃油一直通过纵向槽、回油孔流回油道，没有压油过程，故供油量等于零。当柱塞转动时，利用改变供油量终点的时刻来调节供油量，这种方法称为供油终点调节法。油泵的供油量应满足柴油机在各种工况下的需要， 根据柴油机的要求，油泵要保证各缸的供油开始时刻相同，即各缸供油提前角一致，还应保证供油延续时间相同，而且供油应急速开始，停油要迅速利落，避免滴油现象。 根据燃烧室形式和混合气形成的方法不同，油泵必须向喷油器提供压力足够的燃油，以保证良好的雾化。三、柱塞弹簧的形状与受力情况柱塞B1680013弹簧

15、的形状及尺寸（如图1）所示,其两端圈末端均与次圈贴紧。他的加工设备是CNC580，其中以45件/分钟。总圈数为8的有效圈数是6.5，在两小时内回火时，节距不均匀度。相对于来讲，技术要求也是比较严格的，其中主要就是：1.磨面2700 ， 头子0.8 ； 2.喷丸；3.并隙0.60.4(参照)；4.探伤、退磁场；5.疲劳3106次，压到46，振幅12；6.上油；7.压到34十次，变形0.2。如图一：弹簧示意图这是我在无锡威孚精机弹簧厂中所了解的一些加工过程，并制作了针对于柱塞弹簧的工序要求的一张表格(如图2）无锡威孚精机弹簧厂加工过程工艺卡订货单位弹簧名称图 号锡 油柱 塞B1680013序号工序

16、名称工 序 要 求加工设备工艺设备规 格10绕 制外径29+0。5，n17.90.05，前隙并0.50.8，后隙并0.10.4，直线度0.15，右旋，双边，H065.80.5，两端3600处t25.2 前端900处1.92.0; 1800处t1:2.83.0, t2:4.54.7;后端900处1.71.8; 1800处t1:2.83.0; t2:4.54.7。CNC58045件/分钟2小时内回火20去应力温度4355 0C, 保温时间60，外径28.80.1。连续回火炉30喷 丸钢丸直径0.40.6, Alem=0.250.4喷丸机Q32640磨头(粗)磨面2402600,锥度均匀、磨面清晰放

17、置平板不得动；端面厚度1.52.5,H0=62.7-0.5,1.8.H096MA9P29.25650喷 丸钢丸直径0.40.6,Alem=0.250.4;速率40,时间:10分钟喷丸机Q32660回 火温旗200+20 0C，保温时间30，空冷，上防锈水。连续回火炉70探 伤100%进行探伤仪80动 压压到并五次，允许残余变形 ;H062.2 0.6,2.0动压模90精 度磨面2700，H0=60.50.2,1.3,端面厚度0.9MA9P29.256100疲 劳100%，3106次跑合，H1=46，H2=34疲劳机110抛 光100%进行抛光机120表面处理清洗上油油槽130检 验按右图进行测

18、力计等140包装入库按作业指导书等。 如图二：结构表格四、柱塞弹簧常见的失效形式我们柱塞弹簧常见的失效形式有:弹性力度下降、身体扭曲 、整体歪斜及断裂这几个形式。首先第一点弹性力度下降是所有使用过的弹簧都难以避免的 ,但只有弹性下降超过了规定的极限,弹簧才失效 ;其次身体扭曲和歪斜对于截面较大的弹簧一般不会使之失效;再次整体断裂情况这是弹簧比较少有的失效形式, 大多数一般是那种普通材料的缺陷、运作疲劳、不常见的异物进入或者配置装备不当所影响的。柱塞式的油泵弹簧长期是因为高频率、高强度的冲击负荷的作用,因此如果某些材料不符合我们的要求的话,这当然非也是特别容易能够断裂的。但是我们可以从总体上来看

19、, 弹簧既要受轴向拉压力作用,这也是从凸轮的工作面推动顶杆向上,推挤柱塞的同时使弹簧压缩 ,在整个柱塞上升过程中结束后,所需的弹簧将自己能够反弹到原来的模样 ,随之能够带动整个柱塞向下运动,从而再次回到最低点的位置。每当弹簧上的每一点受到扭转和弯曲的共同作用,因此弹簧而能够更加容易的因为过长时将的使用而破坏。如果在弹簧上有一点腐蚀的作用的话,那么会因所有的力集中而加速疲劳破坏;如果有其他杂七杂八的东西塞在弹簧得之间,那么在整个伸缩运动的过程中,一定必然会在杂七杂八的东西里收到某种力度,然后在这个地方能够很容易否会出现问题在这一个部位里面 ,并且能够从而导致他在一种强大的负合力或者刚强度的频率下

20、不起作用。我们在这一整个故障中,这种没有螺旋式的油泵在安装的时候能够通化工作用来实现，假如说没有很好地对接的话,那么一般的油泵都会在底座不平或者是在柱塞不能够笔直的直落在顶杆上,那么很有可能将会使的柱塞弹簧座与顶杆相对位置发生改变,从而会出现因此在整个弹簧不同的歪斜的程度下,一般受到的力将会发生改变并最终发生断裂。所以对于上面陈述的故障,我们会拆出第二缸的高压油泵后,并你讷讷能够在没有在其下面顶杆周围发现很奇特的商品,所以排除特别的东西进入到里面从而导致弹簧断裂的可能性;该弹簧工作时间粗略估计将近在万多小时,在弹簧断裂处还有细微凹坑。我们由此通过判断可以得知一些力集中引起疲劳折断的可能性较大。

21、可是在该弹簧断裂处之外以及其他缸的高压油泵柱塞弹簧也都有类似凹坑现象,这些现象也只能是导致弹簧断裂的原因。但是由于拆下该油泵时并没有注意到其下部弹簧座与顶杆的相对位置,可能也会因为装配不当导致该弹簧的断裂。五、弹簧断裂之后的断口断口是指具备断口的形貌和宏微观特征：断口能够通过肉眼来观察，并且具备一定的大小，但是其中的裂口纹路它属于断口，但极其无法用肉眼来观察。1、断口宏观观察（如图三，如图四） 征对于一些疲劳断口有以下明显的特征：疲劳源区、扩展区和顺断区。他们名义上应力远低于屈服实际上更加低于弹性能力，而且有缺陷、表面、形状、和环境的名感性，估计还有突然性质。相对于顺断区来讲面积的大小也主要取

22、决于载荷大小和材料性质还有环境介质，他的位置取决于断面的中心位置，其中表面能够所承受的载荷越大，然而顺断区的位置也是越来越接近自由的表面则表示其中收的外力比较小。发现它们有如下的共同点:(1)新裂均发生在上数第二圈开始处(靠泵盖端为上),此 处与端圈工作时相互磨蚀;(2) 断口附近表面均附着一层赤褐色物质; （3）断面与钢 丝 轴线方向基本呈4 5.角,断口呈典型的疲劳断口特征(图23)。三个区比较明显,即平滑海滩状区、辐射状暗线不甚滑的扩展区及暗色的瞬断区。瞬断区 面积很小,说明柱塞弹簧的工作应力不大。海滩状平滑区中心有一 不坦的三角区,与图4所示的表面裂缝缺口相对应,即为断裂源. 如图三

23、如图四2、金相观察（如图五，如图六）如图五 如图六金相观察是有二维金相式样磨面或者是显微组织结构的测量和一种计算方法来确定这个材质的三维空间机构的空间相貌，在整个过程中我们通过不同的分析方式，其中包括：原材料的检验，生产过程中的质量控制，产品质量检验还有失效分析。各种方式也给我们带来不一样的体验，而且运用也十分广泛。对于原材料来讲，他们的冶金情况会分部调查比如对铸造了的材料疏通气孔等等，对于与质量控制来讲，金相能够可以分析的出你提供的工序调整的程序并且给你相应的控制工艺金属李锻造弹簧。对于质量检验来说，可以机械性的将一些零件要求机械性能物理性能以外，还要求显微技术达到一定的标准，对于失效行的分

24、析来讲，整个金相组织下的分析得到广泛的运用。所以金相观察给我们带来的意义六、影响柱塞弹簧失效的原因（一）油泵的弹簧力度下降在柱塞弹簧断裂后, 必然发生断口错位 ,弹簧歪斜 ,弹性下降 。如果其弹力下降太多 ,弹力不足以使柱塞及时回到低位 ,则下一工作循环高压油泵的有效工作行程缩短, 喷油量减少,喷油压力下降,燃油雾化不良,燃烧不完善 。对于新型柴油机而言 ,增压度更高,在部分负荷时这种表现特别明显,严重时该缸下一工作循环将停止供油, 形成隔次喷射 ,柴油机转速波动较大,在低速运转时甚至会造成自动停车。（二）油量调节齿圈卡阻(1)齿圈卡死在油量最小处。调节机构顶不动该缸高压油泵油量调节齿条, 油

25、量调节机构无法动作,齿圈也无法带动柱塞转动 ,柴油机不能增加油门,启动失败。(2)齿圈卡死在最小油量与最大油量之间。油量较小时 ,柴油机发火困难 ,无法启动;油量较大,则对启动无太大影响 ,但启动发火后该缸油量无法向小油量回调, 所以将发生爆燃现象。(3)齿圈卡死在油量最大处。启动时该缸预置油量较大,刚发火时会发生爆燃现象 ,导致燃烧敲缸。如上述故障, 第二缸在启动时偶尔会爆燃就是这原因所致 ;如果齿圈保持卡阻,由于在启动过程中柴油机转速较低, 该缸喷油量太大,柴油机将严重超负荷, 甚至导致机械故障 ,同时破坏了柴油机的平衡状态 ,如果柴油机作为船舶主机, 这些不平衡力以及力矩还会激起船体振动

26、（三）柱塞卡阻(1)柱塞运动轻微阻滞时。一方面在滚轮巨大推力作用下, 柱塞可以上行 ,但将导致柱塞套筒摩损 、擦伤甚至撕裂 ;另一方面 ,在柱塞阻滞、弹簧断裂后弹性下降的共同影响下, 弹簧可能无法使柱塞及时回到低位 , 则高压油泵下一有效工作行程不足,下一工作循环的供油量减少,严重时该缸下一工作循环将停止供油 。(2)柱塞卡死在最高处。相当于该缸单缸停油。柴油机在启动时 , 如果该缸正好处于发火位置,则该缸不能发火 , 柴油机也无法启动。当然,即使该缸不是恰好处于发火位置, 由于该缸不工作, 各缸供油量严重不均, 柴油机也会启动困难;而在柴油机发火后, 该缸供油量为零,等于是封缸运行 ,柴油机

27、回转力矩严重不均, 转速不稳 ,波动剧烈,在轴系负荷增加的同时也将对其他缸工作造成严重影响。(3)柱塞卡在中、低位 。在启动时, 由于该缸燃油泵柱塞无法上行 ,凸轮轴运动受阻 ,曲轴运动也受阻,柴油机无法达到启动转速 ,也就无法顺利发火 ;如在运转过程中柱塞卡在中低位 ,则下一行程供油不足 , 甚至不供油 , 同时凸轮无法顶动顶杆、滚轮, 将伤害凸轮 、滚轮。另外 ,无论柱塞卡在任何位置 ,齿圈转动都受到阻碍甚至无法转动,油量调节也无法顺利进行七、55CrSi油泵弹簧的实验（1）对泵筒与柱塞的实际工作环境了解不够细致、全面。抽油泵的实际工况大体分为类，钻采人员对不同工况所含的水、气、聚合物、油

28、等物质实际成分含量了解较少，而不同的工况对泵筒与柱塞的技术要求及型号规格也随之不同，这也是大多数设计者只能停留在理论指导的原因之一。（2）一些技术的确解决了实际问题，同时也带来其他负面影响。例如，在柱塞表面增加密封环、防砂环等功能环，虽然降低砂磨砂卡对泵的影响，但从实际角度分析，这种结构也额外的增加了摩擦阻力。在井下长时间的工作，功能环也将会受到环境因素影响而失效，破损的碎屑也将造成对泵筒与柱塞的磨损，严重的将形成卡泵。在减少砂石对泵筒及柱塞表面磨损及卡泵方面，防砂排砂槽的确起到良好作用。但是，槽的增多也将影响抽油泵的密封性，增加其漏失量，最终影响泵效。（3）大多数泵筒与柱塞的设计虽然在理论上

29、可以实现，在实际应用过程中较为困难，且效果并不明显。由于受到加工条件等生产成本限制，一些新型的抽油泵泵筒与柱塞并没未得到实际应用验证，只是停留在理论阶段。现有的井上试验，均是在较为理想化的条件下进行的，而抽油泵泵筒与柱塞的实际工作环境是非常苛刻且复杂的，所以最终的实际效果并不理想。（4）受生产成本因素影响，传统泵较多，特种泵少见。当前市面上大部分泵筒仍采用传统的电镀技术，在其内表面形成以镍磷为基底的镀层，而柱塞则采用喷焊技术，在其外表面形成以铬为基底的焊层，从而提高其耐磨耐腐蚀性能。以上方法只是具有可行性，但并不一定能因地制宜，从根本上解决泵筒与柱塞的磨损问题。电镀方式的表面改性也将带来严重的

30、环境污染。八、分析改进策略早期抽油泵生产厂家利用化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）和电镀等简单强化方式对抽油泵泵筒与柱塞表面进行处理，使其达到一定的耐磨减阻效果。由于渗碳、渗氮等化学热处理后的表层韧性较差，随着井下砂石、油水等带来的冲击载荷不断作用下，柱塞和泵筒表面易发生剥落，容易造成腐蚀磨损。经过电镀后的表层与基体结合力差，也容易造成表层脱落，甚至卡泵现象的发生。同时电镀过程当中产生的颗粒、气体和液体会造成极大的环境污染，而对该污染物的回收处理也将带来生产成本的增加，所以当前各生产商尽量避免采用电镀强化方式。针对上述出现的问题，刘正等人利用稀土元素具有催渗改性的功能，在泵筒内表面采用稀土氮碳

31、硼共渗的强化方式，提高其耐磨耐蚀性能。根据在辽河油田现场应用结果分析，该方法要优于上述工艺的效果。共渗强化方式需要在高温下进行，在经过长时间热处理后，零件将产生尺寸变形，所以该方法不适合处理尺寸较大泵筒。随后，王小峰、姜民政等人分别采用等离子体浸没离子注入和机械搅拌化学沉积工艺对柱塞和泵筒表面进行处理，根据试验结果表明，其摩擦性能和耐腐蚀性能均有所提高。该工艺仍处于实验室阶段，同时，当前离子体浸没离子注入与沉积技术存在离子注入面积小、表面不均一等问题，导致该技术在实际应用当中仍存在一定瓶颈。喷焊作为一种较为先进的表面强化工艺，具有效率高、成本低、无污染、效果好等优势，被泵厂广泛应用于对柱塞表面

32、的强化当中，且取得较好的实际效果。上述研究结果仅是对泵筒或柱塞单一对象的研究，而摩擦是由两者间相互作用而产生的，只考虑单方面将导致另一方受损。所以，付路长等人通过合理选配抽油泵泵筒与柱塞摩擦副的材料及表面处理工艺并加以试验，分析摩擦与磨损结果，认为碳钢喷焊柱塞与碳钢镀铬泵筒配对为最优方案。经过喷焊的柱塞表面工作一段时间后，将会与井下腐蚀液发生硫化和氧化等化学腐蚀反应，喷焊表层出现起皮、剥离等现象，严重影响柱塞使用寿命。胡春莲等人在传统的喷焊镍基合金当中加入钼和铌抗硫元素后，在南部分油田使用过程当中，上述腐蚀性现象发生明显好转。国外学者利用表面喷涂技术将玻璃纤维、等非金属增强材质覆盖在泵筒或柱塞

33、表面，实现了良好的耐磨耐腐蚀性能。根据 实际应用情况来看，目前仍然以传统渗碳、镀铬等加工工艺制造泵筒与柱塞为主。单纯的表面强化技术，并不能很好地降低砂砾、对泵筒与柱塞的作用。所以在保证原有柱塞工作状态下，相关学者对柱塞的表面结构进行改进优化，或对柱塞整体进行加装其他机构，改进柱塞的运动方式，使其整体受力均匀，使抽油泵泵筒与柱塞达到防偏磨、防砂等目的。早期俄罗斯学者在柱塞表面加工出菱形网纹槽以使沉积在泵筒与柱塞间的微细颗粒杂质排出，减轻了两者表面的磨损，经过室内试验验证，其使用寿命比光滑柱塞提高国内，姜东等人在柱塞上端设计了刮砂倒角，使得柱塞在向上运动时，刮出泵桶与柱塞间嵌入的砂石，并随着原油排

34、出井外，但这一方式只能去除泵筒表面粘结的于此，将原沉砂槽增加了排砂功能，当柱塞运行到冲程的两端时，砂石 顺 着 柱 塞 两端的防 砂槽排除。该结构可以解决砂石对柱塞两端的影响，但对柱塞中部的效果并不明显。九、总结在油泵柱塞弹簧断裂情况下 ,弹簧弹力下降、齿条、柱塞的卡阻等将影响高压油泵柱塞的运动 ,影响高压油泵的供油,进而影响柴油机的启动和低速运转性工况 。但该弹簧的作用仅是使柱塞复位并使滚轮和凸轮紧密接触, 在高速运转时弹簧震动剧烈频繁、弹簧及齿条齿圈反而活动自由,所以对机器高速运转基本上没有影响。可是,如果在高速运转时发生柱塞套筒严重卡阻、粘着,则可能使燃油凸轮、凸轮顶杆滚轮损坏。在日常管

35、理中,要注意柱塞弹簧使用时间、时常检查齿条运动情况。本文结合有杆抽油泵实际应用工况，对抽油泵泵筒与柱塞的磨损失效形式进行分析归类。针对不同形式的磨损机理，相关学者提出了合理的改进措施和技术方案。笔者结合当前存在的问题现状，提出以下几点展望。1、加强对抽油泵实际工作环境细致化探究。对地下物质进行定量化或半定量化分析研究，让设计人员更加深入了解泵筒与柱塞的实际工况，为后续的改进优化提供良好的实际指导。2、 搭建并模拟抽油泵实际工况试验平台，通过台架试验，进一步验证设计的可行性。增加高校与石油企业之间的合作项目，结合高校的研发能力与企业的实际指导意见，发出更为实际有效的泵筒与柱塞。3、 以保证抽油泵

36、泵效为设计基础，根据井下环境及实际情况，设计出多功能特种泵。研发人员需分析井下砂石、水、腐蚀液等多因素的影响，结合与之相对应的措施并进行多种方法的耦合，开发并运用综合型特种泵，以解决泵筒与柱塞耐磨防腐防等复合型问题，最终应用于广大油田。4、运用仿生思想，突破传统设计，开发出因地制宜的泵筒与柱塞。仿生设计是通过探究生物的特殊功能，并借鉴其原理来解决实际工程当中存在的问题。当前利用仿生表面、仿生结构等技术已经成功设计出很多耐磨减阻等零部件。林大学团队已经开始利用仿生思想来提高抽油泵柱塞耐磨减阻性能。 总而言之在高压油泵柱塞弹簧断裂情况下 ,弹簧弹力下降 、齿条 、柱塞的卡阻等将影响高压油泵柱塞的运

37、动 ,影响高压油泵的供油,进而影响柴油机的启动和低速运转性工况 。但该弹簧的作用仅是使柱塞复位并使滚轮和凸轮紧密接触, 在高速运转时弹簧震动剧烈 、频繁 ,弹簧及齿条齿圈反而活动自由,所以对机器高速运转基本上没有影响。可是,如果在高速运转时发生柱塞套筒严重卡阻、粘着,则可能使燃油凸轮 、凸轮顶杆滚轮损坏 。在日常管理中,要注意柱塞弹簧使用时间 、时常检查齿条运动情况。参考文献 1 满一新.船机维修技术 M .大连:大连海事大学出版社, 1999. 2 徐克力, 甘念重.轮机实操与评估 M .武汉:武汉理工大学出版社, 2006. 3 黄少竹.现代船舶柴油机故障分析 M .大连:大连海事大学出版

38、社, 2005. 4 胡以怀, 应启光.船舶柴油机振动、噪声及废气排放 M .大连:大连海事大学出版社, 2003. 5 孙培廷.船舶柴油机 M .大连:大连海事大学出版社, 2002.6 局世间.弹簧失效分析技 7彭玉娟，罗燕，张伟强，等激光熔覆在抽油泵柱塞上的应用热工艺，20058张鹏吉，倪德才整筒泵泵筒加工中的激光热处理技术石油机械，19969孙明朗在杆式抽油泵柱塞工作面上滚压菱形网纹槽油机械，188410姜东，罗文莉，罗燕，等等径刮砂柱塞防砂泵的研究与应用石油机械，2001 11靳建光辽河油田出砂井防砂抽油泵研制与应用青岛：中国石油大学，2010 12祖世强，韦雅珍，夏健，等 抽油泵柱

39、塞减少磨损的方法石油机械，199813王志权配置旋转柱塞的杆式抽油泵国外石油机械，199514高树华一种可提高杆式抽油泵运行寿命的新型自动旋转柱塞国外石油机械感谢语在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，指导老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了他的悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。 最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！ 第 13 页 共 14 页