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液压自封柱塞泵的结构优化设计

李俊亮  
【摘要】: 本文主要对一种新型的第三类有杆抽油泵—液压自封柱塞泵进行了结构优化设计,对制造出的样机进行了初步的现场应用。 首先分析了液压自封柱塞泵的结构特点和工作原理;利用ANSYS有限元应用软件,建立柱塞结构的几何模型,为后续柱塞结构有限元分析和优化设计奠定了基础。其次,通过磨损实验对密封环的材质进行优选,实验结果表明石墨添加剂增强尼龙符合柱塞泵的工作需求;在此基础上通过磨损实验得出不同外加载荷同密封环线磨损速率的经验关系式;推导出泵使用寿命的计算关系式。然后以泵间隙为几何约束条件,泵的寿命为目标函数,对柱塞泵的结构参数进行多元正交数字试验设计,通过有限元计算对柱塞泵使用寿命的影响因素进行综合分析。数字试验结果表明:密封环壁厚对泵使用寿命的影响最大,弹性伸缩套厚度次之,而柱塞长度的影响不显著;在最优结构参数配比下泵的使用寿命提高了50%左右。 室内和现场实验表明:本文优化后的液压反馈自封柱塞泵克服了以往常规泵存在的摩阻大,寿命短等不足,实现了下行“无”摩阻,上行自封“无”漏失,专用耐磨环实现了长寿命的目的,降低了能耗,泵效提高20%左右,符合了国家能源战略要求。


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