LCW羅茨保溫泵摩擦磨損試驗機的主機設(shè)計
1.主機結(jié)構(gòu)及工作原理主機結(jié)構(gòu)如所示。
泵筒內(nèi)徑32110mm（中間有8種規(guī)格）柱塞類型有鋼柱塞和軟柱塞2種；泊泰邦油管內(nèi)徑（用做扶正器試驗）。
壓力8MPa溫度90°C.柱塞往復(fù)運動行程300mm,頻率3Hz泵筒與柱塞之間沿軸向單位長度上的力為10Nmm.
2.加壓機構(gòu)的組成及工作原理在抽油過程中,由于LCW羅茨保溫泵安裝的傾斜、抽油桿拉動方向的偏斜以及井下高壓原油的擾動等,會使泵筒和柱塞之間產(chǎn)生一定的側(cè)壓力。同時,為了加快摩擦磨損的試驗過程,在泵筒和柱塞之間施加了一定的徑向力。
加壓機構(gòu)設(shè)計時要注意4個問題：①為了在試驗過程中保持徑向力，加壓機構(gòu)要做高速往復(fù)運動，因此加壓機構(gòu)應(yīng)有一定的耐沖擊性；②加壓機構(gòu)要結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕以便減小慣性力；③摩擦磨損試驗時試驗機在不停機狀態(tài)下能*運轉(zhuǎn)，因此加壓機構(gòu)應(yīng)工作可靠，壽命長；④試驗泵筒、柱塞的直徑有多種，所以加壓機構(gòu)應(yīng)具有一定的通用性。
（1）加壓機構(gòu)的組成加壓機構(gòu)的組成如所示。
根與套筒動配合，兩邊是彈簧的心軸。輪架的下面裝有滾子。套筒的外表面和加壓杠桿的一端成90°焊接。
（2）工作原理當擰動圓螺母2時，套筒上行，帶動加壓杠桿的一端上翹，這樣，以滾輪的軸心為支點在泵筒和柱塞之間施加徑向力。此時，力傳感器受拉。其支反力通過框架、彈簧、輪架、滾子壓向墊板。通過計算機觀察力傳感器中的拉力信號，當加至額定值時，將力傳感器的信號線與計算機斷開，下調(diào)螺母5將所需的壓力鎖定，再上調(diào)螺母2使傳感器在試驗過程中呈卸荷狀態(tài)。由于杠桿的撓曲變形很小，所以使用彈簧以增加螺桿的調(diào)節(jié)量。這樣在加壓時便于觀察力的變化并提高分辨率。當泵筒、柱塞直徑的變化值超過套筒的調(diào)節(jié)極*，應(yīng)改換墊板的厚度。
加壓杠桿的軸向截面如所示。杠桿左端與套筒焊接，其右端與柱塞鉸接。法蘭右邊的部分是因柱塞的不同而更換的接頭部分，圖上面所示是0110mm柱塞的接頭，下面是038mm柱塞的接頭。
在進行加壓杠桿設(shè)計時，應(yīng)注意下列問題：①加壓杠桿是一變截面圓梁；②杠桿端部的變形撓度加上彈簧的壓縮變形量不能超過螺桿的zui大調(diào)節(jié)量；③當杠桿的左端上翹時，必然會引起加壓機構(gòu)垂直方向的歪斜，雖然滾子可以適應(yīng)這種歪斜，但此歪斜量不能太大；④螺桿的調(diào)節(jié)量雖然不能超限，但太小也不便于徑向壓力的調(diào)節(jié)；⑤對于較細的柱塞，其接頭在往復(fù)運動過程中，要避免接頭與泵筒端口的摩擦。
4.加壓杠桿的設(shè)計步驟設(shè)z為杠桿的軸線方向，y為杠桿的彎曲變形方向。根據(jù)杠桿的受力，畫出杠桿的剪力圖和彎矩圖。
對于第n段梁段，其截面慣性矩為人。
設(shè)有1根等截面梁，其截面慣性矩為則等效系數(shù)Pn=n.當用此等截面梁等效原來的變截面梁進行求解時，在原來的變截面梁的第n段和第1段的交界處，應(yīng)附加外力APn=d1-Pn）Qn和外力矩AMn=（1-Pn）鍰。Qn和鍰為原來的變截面梁在該交界處的剪力和彎矩。
根據(jù)初參數(shù)法，可以求出等截面梁上任意截面z處的撓度y（z）和轉(zhuǎn)角0（z）。
結(jié)合邊界條件求出杠桿在加壓機構(gòu)一端的撓度和轉(zhuǎn)角。
根據(jù)zui粗、zui細兩種柱塞接頭所對應(yīng)的撓度及螺桿的zui大調(diào)節(jié)量，選配剛度較小和較大的兩組彈簧。
以中的加壓杠桿為例，對于0110mm柱塞所用的杠桿共有10個不同截面的梁段，各梁段的右端面到杠桿左端面的距離為：a=25mm，b=382mmc=402mme=477mm/=497mmg=559mmh=588mm，i=809mm/=829mm，k=871.杠桿的支點到杠桿左端面的距離為d=439.5mm.得到各梁段的截面慣性矩和等效系數(shù)見表12表1各段梁的截面慣性矩X104mm4人表2時的等效系數(shù)P丨泵筒與柱塞之間的zui大徑向壓力3000N.所以杠桿右端受力Pk=3000N杠桿左端受力P.=2945N杠桿支點受力Pd=-5945N.在等效等截面梁上Pk=21.45X3000=64350NP0=8.1X2945=23 945=-26455.3N由上述已有公式可算得各附加的AP、AM值。
設(shè)杠桿左端的位移為y.，轉(zhuǎn)角為0剪力為彎矩為M0因為它是自由端,所以P0=Q0=23 854.5NM）=Q根據(jù)邊界條件,在杠桿的支點和右端,撓度為零。運用初參數(shù)法可以得到fy0-439.對于038mm柱塞杠桿共有9個不同截面的zui細的泵筒內(nèi)徑32mm接頭部分的直徑26mm.算得彎曲撓度y0=4.結(jié)束語LCW羅茨保溫泵在很深的井下而且使用條件很惡劣，目前只能在地面進行模擬試驗研究,LCW羅茨保溫泵摩擦磨損試驗機基本上能滿足這一要求。加壓機構(gòu)的設(shè)計是摩擦磨損試驗機主機設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。本設(shè)計綜合考慮了各種影響因素,從而使該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單性能可靠,適應(yīng)性強。運行試驗表明,該機構(gòu)達到了設(shè)計要求。
