压裂泵织构化柱塞密封副的摩擦学性能研究

《压裂泵织构化柱塞密封副的摩擦学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、图书分类号：ＴＨ１１７学校代码：１０６１５朵私／５姊乐賴±擊値驚文＞Ｍａｓｔｅｒ８Ｔｈｅｓｉｓ论文题目压裂累织构化柱塞密封副的鹰擦学性能研究研究生姓名杨昌海导师姓名王国巧（教授）学科专业工程力学研究方向机械装备力学性能二０—五年Ｈ—月西南石油大学硏究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送

2、交论文的复印件和电子版レ。本人允许论文被查阅和借阅。学校可ッ将本学位论文的全部或部分、内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学一律注明作者单位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章位为西南石油大学。本学位论文属于１、保密（），在年解密后适用本授权书。２、不保密（）＂＂（请在上相应括号内打Ｖ）学位论文作者签名：接浸磁指导教师签名；．＿年月日年月日西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：

3、所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中。与我作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；摘骑年月日摘要压裂施工在油气田开采中提高采收率、保持产能的作用越来越显著。压裂累作为压裂、酸化设备的关键组成，其工作状态的稳定性Ｗ及使用寿

4、命将直接影响皮裂施工的进展。如何有效降低压裂粟液为端柱塞密封系统的磨损速率已成为提升压裂累综合性能的亟待解决的问题。大量研究资料表明表面织构技术在润滑、减磨、降噪等方面具有显著作用，目前己成摩擦学研究的热点领域，。如何有效的将表面织构技术引入到柱塞表面Ｗ改善其密封摩擦副的摩擦学性能是本文的主要研究内容。表面织构（ＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇ）是指在相互接触的摩擦副表面，采用某种加工方式使其形成具有一定尺寸和规则排列的几何图案点阵。国内外研究已证明表面织构具有捕捉－磨粒、

5、充当储油槽、产生局部微流体动压等的作用。本文将结合ＭＤＷ１００型立式万能摩擦磨损试验机性能，设计出近似模巧柱塞动密封摩擦副材料摩擦磨损的单元实验方案。然后在柱塞单元试样表面加工出所优选不同织构参数的微米级凹坑用于摩擦磨损试验，初步探索了不同织构形状及固定圆形凹坑不同几何参数变化时表面织构对柱塞动密一封单元试样配对副的摩擦学性能影响，并根据维Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程推导实际工况下柱塞与密封橡胶间的油膜厚度。最后，采用激光烧蚀技术在全尺寸柱塞试样表面进行了初步优选织构的加工，主：。通

6、过上述研究要取得了Ｗ下结论（１）具有表面织构的２０＃钢刚体与下腾橡胶弹性密封体单元试样摩擦副测试出的摩一擦学性能不定优于无织构柱塞密封配对摩擦副，也存在增大磨损的可能。在高接触应力且摩擦副具有弹性体存在时，表面织构优化设计应选取较小凹坑、较低面积比参数，Ｗ免弹性体产生凹陷，反而增大摩擦。（２－）柱塞密封橡胶单元摩擦实验工况为固定转速９２８ｒ／ｍｉｎ、试验时长３６０化、润ＣＫＤ－滑介质为レ１５０，当摩擦副为环环配对时，圆形、楠圆形、方形和条形等四种微结构的－１４种织构組合的柱塞密封

7、橡胶单元摩擦磨损实验中，表现最优减磨性能的是面积比５％、凹坑深度４〇ｎｍ、均匀分布圆形微凹坑，与无织构配对摩擦副相比，柱塞单元试－２．０％件的磨损量降低４，表面磨痕轻微，０；当摩擦副为销环配对时所设计的２组圆形－微凹坑柱塞密封橡胶单元试样的摩擦磨损实验中－，织构化柱塞密封橡胶配对副的摩擦？２ｍｍ４（ｍ学性能均优于无织构试样，表现最优的织构参数组合为直径为化、深度在３０Ｖ、面积比为２％的圆形凹坑，相比无织构试样，单元试验的平均摩擦系数降低５６．２％、温一升减少５５．４％、表面磨痕方

8、向也相对致。一（３）基于维民巧ｎｏｌｄｓ方程得出柱塞动密封副的油膜厚度约为化９６灿１，该摩擦副的润滑状态处于边界润滑和混合润滑之间－Ｓ方程对单元实验初步优选织构参数。基于Ｎ的单凹坑进行了油膜压力分布的仿真分析，结果表明，优选的微凹坑织构几何参数产生－了局部流体动压润滑，改善了柱塞密封橡胶摩擦副的润滑状态。（４）搭建了表面织构布置于全尺寸柱塞圆柱形表面的纳秒激光烧蚀的加工平台，初步形成了优选织构布置于柱塞试样表面的激光