CN114042962A - 一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，涉及石油工程设备领域，具体包括粗微调镗刀头、精微调镗刀头、粗镗镗刀盘、精镗镗刀盘、机架、镗杆、曲轴孔、粗镗刀尖、精镗刀尖、M6内六角螺钉、锁扣上部件、锁扣下部件、镗杆定位安装孔、直径线、圆心、测量基准面、镗刀安装臂、微调镗刀槽、剖分面，采用本发明一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，把镗孔安装镗杆这个不利因素变成有利条件，“第一刀”镗孔的预调镗刀的精度可以满足0.1mm，“最后一刀”镗孔的调整镗刀精度可以满足0.01mm，能够满足高精度机架孔的加工精度要求；由于有了锁扣下部件3.3和锁扣上部件4.4，无论刀盘安装在镗杆上，或刀盘从镗杆上拆卸都安全可靠。

Description

一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构

技术领域

本发明涉及石油工程设备领域，具体涉及一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构。

背景技术

现在石油工程设备领域出现了两种结构非常相似的往复泵，即钻井泵和压裂泵。这两种往复泵都有一个大的机架，体积大，重量重，比如说钻井泵的机架，长2700mm-2800mm，宽2000-2200mm左右，高1790mm-2000mm，重量6500kg-8000kg。这两种往复泵的机架上要安装驱动往复泵的主电机，安装曲轴部件、连杆部件、十字头部件、阀箱部件、润滑系统部件、喷淋系统部件，几乎往复泵的所有关键部件都是通过机架连接在一起，各个部件之间的相对位置关系都靠机架来保证，往复泵摩擦副（包括连杆部件的滑动轴承摩擦副、曲轴的滚动轴承摩擦副、电机的滚动轴承摩擦副、齿轮摩擦副、动力端的十字头和滑道摩擦副、拉杆与密封摩擦副，液力端的缸套与活塞摩擦副等）要寿命长，必须提高机架的精度，可以说往复泵机架的精度高低是代表往复泵设计和制造的综合水平。现在高精度往复泵设计和制造企业，对用户提出承诺，提出了质量目标是免费10年包修（现在的往复泵免费1年包修），提出这样的目标保证措施首先要求往复泵机架精度高，但由于机架体积大，各种孔的距离很大，只能用镗削加工方法满足，还因为机架各孔尺寸公差均为6级，轴线之间的形位公差4级到6级之间，还是因机架的外形尺寸大，机架内部的孔距大，又是轴线对轴线的形位公差，用昂贵的大型数控设备在普通环境温度下加工既保证不了加工精度，还成本很高，为能完全满足往复泵机架的高精度要求，采用了专用装备结构配合镗杆的加工方法，由于采用了镗杆，空间狭窄，給刀盘的安装带来困难，給刀盘上的镗刀调整精度带来困难，加上机架工序长，下料-加工-焊接-失效-粗加工-失效-半精加工-精加工，到了精加工，操作者心理压力大，担心报废，调整镗刀非常担心，因此精加工的效率非常低，即使非常慢，还是有出现超差的情况，因此既能保证机架的高精度，又要提高效率，降低操作者的恐惧心理，研究一种安装方便、安全、可靠、调整镗刀精度高的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构。

本发明的技术方案如下：

本发明实施以2200hp以上的五缸钻井泵为例。

为满足往复泵摩擦副长寿命的功能要求，机架的安装滚动轴承、滑动轴承、密封圈、缸套的孔尺寸精度需要设计为6级精度，由于机架体积大，各种孔的距离很大，只能用镗削加工方法满足，还因为满足往复泵摩擦副长寿命的功能要求，机架各孔轴线之间的形位公差必须要4级到6级之间，也因机架的外形尺寸大，机架内部的孔距大，又是轴线对轴线的形位公差，用昂贵的大型数控设备在普通环境温度下加工既保证不了加工精度，还成本很高，为能完全满足往复泵机架的高精度要求，采用了专用装备结构配合镗杆的加工方法，由于采用了镗杆，对机架内孔的测量和加工提出了更高的要求，不仅要解决用内径千分尺测量机架内孔尺寸很精确，还要求镗刀盘易于安装，镗刀调整精度高，“第一刀”镗孔就必须保证镗刀的预调精度高，“最后一刀”镗孔，调整镗刀的精度要求只能是6级精度孔公差的1/3以内，才能满足机架7设计要求，采用的具体措施如下（以机架曲轴孔加工为例）。

镗杆定位安装孔和镗杆外圆的间隙为0～0.05mm，镗杆定位安装孔加工到规定尺寸后，用线切割方法将镗杆定位安装孔剖开，剖开面要经过镗杆定位安装孔的圆心，剖分面之间的距离为0.3mm，测量基准面和剖分面平行，测量基准面和圆心的距离是一个固定的值。

加工定位安装孔的要求是，定位安装孔轴心线与测量基准面垂直，安装上粗微调镗刀头后，粗镗刀尖需在直径线的延长线上，这样用高度游标卡尺测量出粗镗刀尖与测量基准面的距离加上测量基准面和圆心的距离之和便是粗镗刀尖到圆心的距离，也就是镗机架孔的半径值，这就是“第一刀”镗孔镗刀的预调精度方法，调整直径精度可以满足0.1mm。

“最后一刀”镗孔调刀的方法是，根据内径千分尺测量机架内孔“上一刀”镗孔后的尺寸精确值，通过微调镗刀槽的空间调整精微调镗刀头的距离，可以满足调刀精度为0.01mm。

刀盘安装在镗杆上的方法是：①粗镗镗刀盘和精镗镗刀盘的镗杆定位安装孔与镗杆接触；②锁扣下部件和锁扣上部件结合上，便把粗镗镗刀盘和精镗镗刀盘进行了预紧，粗镗镗刀盘、精镗镗刀盘、镗杆便结合在一起不分离；③4个M16内六角螺钉分别穿过精镗镗刀盘4的通孔，旋人粗镗镗刀盘的M16内螺纹，并旋紧，便可以进行镗孔加工。要将刀盘从镗杆拆卸的方法与安装的顺序相反：①4个M16内六角螺钉分别旋出粗镗镗刀盘的M16内螺纹，从精镗镗刀盘的通孔取出；②锁扣下部件和锁扣上部件分开，粗镗镗刀盘、精镗镗刀盘、镗杆便分别独立；③粗镗镗刀盘、精镗镗刀盘的镗杆定位安装孔与镗杆分离并拆开。用这种方法安装和拆出刀盘，安全可靠。

2个M6内六角螺钉旋人M6螺孔，是锁紧粗微调镗刀头的功能，同理，2个M6内六角螺钉旋人M6螺孔，是锁紧精微调镗刀头的功能。

要加工机架不同直径的高精度孔的刀盘区别就是镗刀安装臂的长度发生变化，原理和其它结构完全相同。粗镗刀安装臂和精镗刀安装臂两边对称，刀盘旋转离心力可以相互抵消。

采用本发明一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，把镗孔安装镗杆这个不利因素变成有利条件，“第一刀”镗孔的预调镗刀的精度可以满足0.1mm，“最后一刀”镗孔的调整精度可以满足0.01mm。能够满足高精度机架孔的加工精度要求；由于有了锁扣下部件和锁扣上部件，无论刀盘安装在镗杆上，或刀盘从镗杆上拆卸都安全可靠。

附图说明

图1-一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构爆炸图；

图2-一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构主视图；

图3-图2的俯视图；

图4-图3的A-A剖视图；

图5-一种往复泵高精度机架曲轴孔加工的实际刀盘结构立体图；

图6-一种往复泵高精度机架挡泥盘安装孔的刀盘结构立体图。

附图标记如下

1-粗微调镗刀头、2-M6内六角螺钉、3-粗镗镗刀盘、4-精镗镗刀盘、5-M16内六角螺钉、6-精微调镗刀头、7-机架、8-镗杆、9-曲轴孔、1.1-粗镗刀尖、3.1-定位安装孔、3.2-M6螺孔、3.3-锁扣下部件、3.4-M16内螺纹、3.5-镗杆定位安装孔、3.5.1-直径线、3.5.2-圆心、3.6-测量基准面、3.7-镗刀安装臂、3.8-微调镗刀槽、3.9-剖分面、4.1-定位安装孔、4.2-M6螺孔、4.3-通孔、4.4-锁扣上部件、4.5-测量基准面、4.6-镗刀安装臂、4.7-微调镗刀槽、4.8-剖分面、6.1-精镗刀尖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

本发明实施以2200hp以上的五缸往复泵为例。

请参阅图1～图6，本实施例一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构,包括粗微调镗刀头1，M6内六角螺钉2，粗镗镗刀盘3，精镗镗刀盘4，M16内六角螺钉5，精微调镗刀头6，机架7，镗杆8，曲轴孔9，粗镗刀尖1.1，定位安装孔3.1，M6螺孔3.2，锁扣下部件3.3，M16内螺纹3.4，镗杆定位安装孔3.5，直径线3.5.1，圆心3.5.2，测量基准面3.6，镗刀安装臂3.7，微调镗刀槽3.8，剖分面3.9，定位安装孔4.1，M6螺孔4.2，通孔4.3，锁扣上部件4.4，测量基准面4.5，镗刀安装臂4.6，微调镗刀槽4.7，剖分面4.8，精镗刀尖6.1。

请参阅图5，为满足往复泵摩擦副长寿命的功能要求，机架7的安装滚动轴承、滑动轴承、密封圈、缸套的孔尺寸精度需要设计为6级精度，由于机架7体积大，各种孔的距离很大，只能用镗削加工方法满足，还因为满足往复泵摩擦副长寿命的功能要求，机架各孔轴线之间的形位公差必须要4级到6级之间，也因机架的外形尺寸大，机架内部的孔距大，又是轴线对轴线的形位公差，用昂贵的大型数控设备在普通环境温度下加工既保证不了加工精度，还成本很高，为能完全满足往复泵机架的高精度要求，采用了专用装备结构配合镗杆的加工方法，由于采用了镗杆，对机架7内孔的测量和加工提出了更高的要求，不仅要解决用内径千分尺测量机架7内孔尺寸很精确，还要求镗刀盘易于安装，镗刀调整精度高，“第一刀”镗孔就必须保证镗刀的预调精度高，“最后一刀”镗孔，调整镗刀的精度要求只能是6级精度孔公差的1/3以内，才能满足机架7设计要求，采用的具体措施如下（以机架曲轴孔加工为例）。

请参阅图2、图4、图5，镗杆定位安装孔3.5和镗杆8外圆的间隙为0～0.05mm，镗杆定位安装孔3.5加工到规定尺寸后，用线切割方法将镗杆定位安装孔3.5剖开，剖开面要经过镗杆定位安装孔3.5的圆心3.5.2，剖分面3.9和剖分面4.8之间的距离为0.3mm，测量基准面3.6和剖分面3.9平行，测量基准面4.5和剖分面4.8平行，测量基准面3.6和圆心3.5.2的距离是一个固定的值，测量基准面4.5和圆心3.5.2的距离是一个固定的值。

请参阅图4、图1，加工定位安装孔3.1的要求是，定位安装孔3.1轴心线与测量基准面3.6垂直，安装上粗微调镗刀头1后，粗镗刀尖1.1需在直径线3.5.1的延长线上，这样用高度游标卡尺测量出粗镗刀尖1.1与测量基准面3.6的距离加上测量基准面3.6和圆心3.5.2的距离之和便是粗镗刀尖1.1到圆心3.5.2的距离，也就是镗机架7孔的半径值，这就是“第一刀”镗孔镗刀的预调精度方法，调整直径精度可以满足0.1mm。同理，加工定位安装孔4.1的要求是，定位安装孔4.1轴心线与测量基准面4.5垂直，安装上精微调镗刀头6后，精镗刀尖6.1需在直径线3.5.1的延长线上，这样用高度游标卡尺测量出精镗刀尖6.1与测量基准面4.5的距离加上测量基准面4.5和圆心3.5.2的距离之和便是精镗刀尖6.1到圆心3.5.2的距离，也就是镗机架7孔的半径值。

请参阅图4，“最后一刀”镗孔调刀的方法是，根据内径千分尺测量机架7内孔“上一刀”镗孔后的尺寸精确值，通过微调镗刀槽3.8的空间调整精微调镗刀头6的距离，可以满足调刀精度为0.01mm。

请参阅图2、图5，刀盘安装在镗杆8上的方法是：①粗镗镗刀盘3和精镗镗刀盘4的镗杆定位安装孔3.5与镗杆8接触；②锁扣下部件3.3和锁扣上部件4.4结合上，便把粗镗镗刀盘3和精镗镗刀盘4进行了预紧，粗镗镗刀盘3、精镗镗刀盘4、镗杆8便结合在一起不分离；③4个M16内六角螺钉5分别穿过精镗镗刀盘4的通孔4.3，旋人粗镗镗刀盘3的M16内螺纹3.4，并旋紧，便可以进行镗孔加工。要将刀盘从镗杆8拆卸的方法与安装的顺序相反：①4个M16内六角螺钉5分别旋出粗镗镗刀盘3的M16内螺纹3.4，从精镗镗刀盘4的通孔4.3取出；②锁扣下部件3.3和锁扣上部件4.4分开，粗镗镗刀盘3、精镗镗刀盘4、镗杆8便分别独立；③粗镗镗刀盘3、精镗镗刀盘4的镗杆定位安装孔3.5与镗杆8分离并拆开。用这种方法安装和拆出刀盘，安全可靠。

请参阅图4，2个M6内六角螺钉2旋人M6螺孔3.2，是锁紧粗微调镗刀头1的功能，同理，2个M6内六角螺钉2旋人M6螺孔4.2，是锁紧精微调镗刀头6的功能。

请参阅图1、图6，要加工机架7不同直径的高精度孔的刀盘区别就是镗刀安装臂3.7和镗刀安装臂4.6的长度发生变化，原理和其它结构完全相同。镗刀安装臂3.7和镗刀安装臂4.6两边对称，刀盘旋转离心力可以相互抵消。

采用本发明一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，把镗孔安装镗杆这个不利因素变成有利条件，“第一刀”镗孔的预调镗刀的精度可以满足0.1mm，“最后一刀”镗孔的调整精度可以满足0.01mm。能够满足高精度机架孔的加工精度要求；由于有了锁扣下部件3.3和锁扣上部件4.4，无论刀盘安装在镗杆上，或刀盘从镗杆上拆卸都安全可靠。

上面结合附图对本发明的实施做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以做出各种变化，这些变化均属于本发明的保护，同样属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，其特征在于，粗微调镗刀头（1），M6内六角螺钉（2），粗镗镗刀盘（3），精镗镗刀盘（4），M16内六角螺钉（5），精微调镗刀头（6），机架（7），镗杆（8），曲轴孔（9），粗镗刀尖（1.1），定位安装孔（3.1），M6螺孔（3.2），锁扣下部件（3.3），M16内螺纹（3.4），镗杆定位安装孔（3.5），直径线（3.5.1），圆心（3.5.2），测量基准面（3.6），镗刀安装臂（3.7），微调镗刀槽（3.8），剖分面（3.9），定位安装孔（4.1），M6螺孔（4.2），通孔（4.3），锁扣上部件（4.4），测量基准面（4.5），镗刀安装臂（4.6），微调镗刀槽（4.7），剖分面（4.8），精镗刀尖（6.1）。

2.如权利要求1所述的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，镗杆定位安装孔（3.5）和镗杆（8）外圆的间隙为0～0.05mm，镗杆定位安装孔（3.5）加工到规定尺寸后，用线切割方法将镗杆定位安装孔（3.5）剖开，剖开面要经过镗杆定位安装孔（3.5）的圆心（3.5.2），剖分面（3.9）和剖分面（4.8）之间的距离为0.3mm，测量基准面（3.6）和剖分面（3.9）平行，测量基准面（4.5）和剖分面（4.8）平行，测量基准面（3.6）和圆心（3.5.2）的距离是一个固定的值，测量基准面（4.5）和圆心（3.5.2）的距离是一个固定的值。

3.如权利要求1所述的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，加工定位安装孔（3.1）的要求是，定位安装孔（3.1）轴心线与测量基准面（3.6）垂直，安装上粗微调镗刀头（1）后，粗镗刀尖（1.1）需在直径线（3.5.1）的延长线上，同理，加工定位安装孔（4.1）的要求是，定位安装孔（4.1）轴心线与测量基准面（4.5）垂直，安装上精微调镗刀头（6）后，精镗刀尖（6.1）需在直径线（3.5.1）的延长线上。

4.如权利要求1所述的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，“最后一刀”镗孔调刀的方法是，根据内径千分尺测量机架（7）内孔“上一刀”镗孔后的尺寸精确值，通过微调镗刀槽（3.8）的空间调整精微调镗刀头（6）的距离，可以满足调刀精度为0.01mm。

5.如权利要求1所述的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，刀盘安装在镗杆（8）上的方法是：锁扣下部件（3.3）和锁扣上部件（4.4）把粗镗镗刀盘（3）和精镗镗刀盘（4）进行了预紧，4个M16内六角螺钉（5）才分别穿过精镗镗刀盘（4）的通孔（4.3），旋人粗镗镗刀盘（3）的M16内螺纹（3.4），并旋紧；要将刀盘从镗杆（8）拆卸的方法与安装的顺序相反：4个M16内六角螺钉（5）分别旋出粗镗镗刀盘（3）的M16内螺纹（3.4），从精镗镗刀盘（4）的通孔（4.3）取出前，锁扣下部件（3.3）和锁扣上部件（4.4）不分开，安全可靠。

6.如权利要求1所述的一种往复泵高精度机架孔加工的刀盘结构，镗刀安装臂（3.7）和镗刀安装臂（4.6）两边对称，刀盘旋转离心力可以相互抵消。

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