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CN 216477821 U 说明书1/4页一种油田泥浆泵专用双金属缸套技术领域[0001]本实用新型涉及石油机械钻探技术领域，尤其涉及一种油田泥浆泵专用双金属缸套。
背景技术[0002]泥浆泵是油田钻井系统的“心脏”，而泥浆泵缸套是泥浆泵液力端的重要易磨损部件,因此泥浆泵缸套的寿命直接影响泥浆泵的寿命，缸套工作表面由于与高温、高压的燃气相接触，有活塞环在其表面作高速往复运动，这就决定缸套不仅要有足够的强度和刚性，而且还必须耐高温、耐腐蚀、耐磨损，常见的泥浆泵缸套下面几种类型：单金属缸套、双金属缸套、陶瓷缸套、银基合金缸套，其中双金属缸套是应用最为广泛，也是用量最大的泥浆泵液力端配件之一，双金属缸套结合了热锻高磨损外套和高铭耐磨抗腐蚀内套的优点O[0003]目前，双金属缸套是应用最为广泛，也是用量最大的泥浆泵液力端配件之一，但是双金属缸套在使用的过程中存在外套与内套的固定程度不高，容易出现内套与外套脱离的问题，从而造成一定的安全隐患，并且当外套或者外套单个出现损坏时，通常由于拆卸不便而造成外套与内套一起更换，不便于将外套或者内套进行单独拆卸更换，造成了资源的浪费，故需对油田泥浆泵专用双金属缸套进行改进。
实用新型内容[0004]本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种油田泥浆泵专用双金属缸套。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种油田泥浆泵专用双金属缸套，包括外套和内套，所述外套的顶部左右两侧均固定连接有第一连接板，所述第一连接板的底部一侧均固定连接有固定螺母，所述第一连接板均通过固定螺栓与第二连接板相连，所述第二连接板的一侧分别固定连接在固定盖的左右两侧，所述固定盖的底部从里向外依次固定连接有第二密封圈和第一密封圈，所述外套的左右两侧底端均固定连接有固定框架，所述固定框架的一侧中心处均滑动连接有转动杆，所述转动杆的一端均固定连接有滑动板，所述转动杆位于固定框架内部的外径上均设置有弹簧，所述滑动板远离转动杆的一侧中心处均固定连接在锁紧杆的一端，所述外套内部下端设置有限位槽，所述外套的顶部设置有第一密封槽，所述内套的顶部设置有第二密封槽，所述外套的外侧和内套的外侧均固定连接有耐磨层，所述外套的内侧和内套的内侧均固定连接有耐高温层。
薄型气缸安装内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一、简介薄型气缸是引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。
工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能;气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。
漩涡机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称"气缸"。
二、组成部分1.缸筒缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。
活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。
对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。
缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。
小型气缸有使用不锈钢管的。
带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。
2.端盖端盖上设有进排气通口，油的还在端盖内设有缓冲机构。
杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。
杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。
导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。
端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。
3.活塞活塞是薄型气缸中的受压力零件。
为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。
活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。
耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。
活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。
滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。
活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。
4.活塞杆活塞杆是薄型气缸中最重要的受力零件。
专题03 热学版块大题综合一、解答题1．（2023·辽宁·校联考模拟预测）如图所示，底部带有阀门K 的导热汽缸静置在水平地面上，质量为m 、横截面积为S 的活塞将汽缸内的空气分为高度均为h 的上、下两部分，初始时上面封闭空气的压强恰好等于外界大气压强。
现用打气筒从阀门K 处缓慢充入空气，使活塞缓慢上升。
已知重力加速度大小为g ，大气压强恒为5mg S，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且汽缸不漏气，空气可视为理想气体，不考虑空气温度的变化，当活塞上升2h 时，求： （1）活塞上方封闭空气的压强p ；（2）活塞下方原来封闭的空气与充入空气的质量之比k 。
2．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）下端带有阀门的气缸内封闭有一定质量的理想气体，开始时缸内气体的压强等于大气压强0p ，温度为7C t =︒。
（1）关闭气缸底部的阀门K ，使缸内气体温度升高至87C t '=︒，试计算此时缸内气体的压强；（2）保持缸内气体温度始终为87C ︒，打开气缸底部的阀门，缓慢放出部分气体，使缸内气体的压强再次等于大气压强0p ，试计算缸内剩余气体的质量与原来气体总质量的比值。
3．（2023·辽宁·校联考模拟预测）如图所示的粗细均匀薄壁U 形管，左管上端封闭，右管开口且足够长；温度为1300K T =时，右管内水银面比左管高4cm h =，左管内空气柱长度40cm L =，大气压强076cmHg p =。
（1）求此时封闭气体的压强大小；（2）现使左管内空气温度缓慢下降，则当左管内液面上升14cm h =时，管内气体热力学温度为多少？（3）若让整个装置自由下落，且温度保持不变，求下落过程中封闭空气柱的长度。
（结果保留三位有效数字）4．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）学校开设太空探索课，某学生小组根据反冲原理制作了一个“水火箭”。
喜开理CKD气缸型号和规格尺寸图喜开理CKD气缸型号和规格尺寸图CKD气缸套规格基本尺寸干式气缸套规格基本尺寸干式套筒是一种薄壁套筒。
其壁厚一般为2~3.5毫米，目前有变薄的趋势，有的薄至1.0~1.5毫米，干套筒的筒壁厚δ为δ=0.06D，d为筒径，最小壁厚δmin为5毫米。
套筒以大约CKD气缸的过盈量压入气缸座表面，然后精加工。
因为这种按压，不方便更换。
目前多采用二次动配合代替过盈配合，不用压入再加工，用手轻轻推入座面即可，降低了维修成本。
但是，在制造过程中，气缸体上的座孔必须研磨，气缸套的外圆必须精细研磨。
同时，为了防止活塞咬缸时气缸套移位，应在气缸套上端制作凸肩或在气缸套下端安装弹性锁紧环进行定位。
采用前一种方法时，气缸套肩部超出缸体上端平面的高度要合适，这样气缸盖垫片压缩后，既能保证气体密封能力，又不会造成气缸变形；气缸套的承压面也要平整，否则拧紧缸盖螺栓时气缸会变形。
后一种方法可以避免拧紧气缸盖螺栓时由于支撑端面不平整而导致的气缸变形。
CKD气缸套规格型号基本尺寸：CKD气缸的壁厚应保证气缸套有足够的强度，特别是足够的刚度，以减少变形和振动。
一般内燃机湿套的壁厚δ约为D，D为气缸直径。
近年来，一些高速柴油机为了避免气缸套振动产生气穴现象，将湿套壁厚提高到0.09D左右。
湿套和缸体通过上下导向法兰定位，保证其位置正确，配合时要有一定的间隙，避免湿套因受热堵塞而变形。
为了安装方便，下法兰的直径D2应略小于上法兰的直径D3、一般D3=D1+mm，D1为气缸套外径。
肩部的外径D4应尽可能小，以确保圆柱体的中心距离尽可能小。
为保证压实，CKD气缸一般为6~8mm，工作时肩部温度较高，肩部与气缸水套之间应留有必要的膨胀间隙δ1，一般δ1=0.3~0.7mm，为保证密封严密，气缸套肩部顶面应略高于气缸水套顶面，一般δ2=0.05~0.15mm，每个气缸共用一个缸盖时，应严格控制这个值，每个气缸之间的差值不应超过0.03mm，否则拧紧缸盖后每个气缸的变形会不一致，影响密封性能。
缸套密封圈的用途及作用缸套密封圈是发动机零件中的一种重要密封件，它被广泛应用于各种内燃机中。
缸套密封圈的主要作用是防止气体和液体的泄漏，确保发动机正常工作，提高其性能和寿命。
缸套密封圈位于汽车或其他内燃机的缸体和活塞之间。
其主要功能是在气缸和活塞环之间提供密封，并确保压缩空气和燃料在燃烧室中进行高效燃烧。
此外，缸套密封圈还起到了保护气体和润滑油不互相混合的作用，防止气缸油和冷却水进入燃烧室，同时阻止燃烧室的高压气体进入润滑油系统。
具体来说，缸套密封圈的主要用途和作用如下：1. 密封功能：缸套密封圈的最重要功能是提供气缸的密封，使发动机的燃烧室在工作时能够保持高压状态。
它能够有效地防止气缸内高压燃气泄漏，确保燃烧室中产生的气压和温度能够正常工作，从而使发动机能够高效运转。
2. 防止润滑油泄漏：缸套密封圈还能够防止润滑油由于高压燃气的影响而从气缸壁上泄漏进入燃烧室。
燃烧室内的润滑油会与燃气混合并燃烧，导致润滑性能下降甚至发动机损坏。
因此，缸套密封圈的良好密封性能对保持发动机的正常工作和减少发动机损伤非常重要。
3. 防止冷却水泄漏：在水冷发动机中，冷却水用于降低发动机的温度。
缸套密封圈能够有效地防止冷却水由于高压燃气的影响而泄漏进入燃烧室。
如果冷却水进入燃烧室，除了可能导致润滑油和冷却水混合并燃烧外，还会导致发动机冷却系统的故障，进一步损坏发动机。
4. 抗高温和高压性能：缸套密封圈需要具备良好的抗高温和高压性能。
燃烧室中产生的高温和高压会对密封圈造成极大的压力和热膨胀，因此密封圈必须具备高温耐受性和良好的弹性，以保持其完整性和密封性能。
5. 增强机械稳定性：缸套密封圈在发动机工作时，不仅需要承受来自活塞和燃气的冲击力，还需要承受来自发动机震动和运转过程中产生的振动力。
因此，密封圈需要具备良好的机械稳定性和耐久性，能够保持其形状和性能的稳定。
综上所述，缸套密封圈在内燃机中扮演着重要的角色。
它不仅能够有效地防止燃气、润滑油和冷却水的泄漏，保持发动机的正常工作和性能，还能够增强机械稳定性和延长发动机的使用寿命。
铸铝发动机镶铸铸铁汽缸套旳工艺调研汇报1月20日着手研究铸铝发动机镶铸铁汽缸套新工艺,开始查询有关旳资料,重要是铸造铝合金旳熔炼、铸造工艺和金属镀层等有关旳知识,我做了一定前期知识准备,春节后,2月9日在天嘉企业同意,正式开展此项调研;在网络上搜寻了大量资料,从中筛选出我认为有价值可以参照旳几篇文献(详见附录),问询了一下专家_电话、网络征询和面谈等交流，从中初步得出某些粗浅旳认识:一,国内国内铸造铝合金发动机铸铁汽缸套,一般是把铸铁汽缸套除油除锈后,预热到500-580℃保温到使铸铁汽缸套均热后,放到铸型中合箱浇注铸造铝合金液［1］，问询正在生产镶铸铁汽缸套旳铝合金发动机旳温州瑞安徐工,他们为了减少成本仅仅是机械出油除锈,而不是采用老式工业化旳化学出油除锈，从类似镶嵌铸造旳铝合金双金属铸造文献-钢一铝双金属复合铸造试样(模拟钢一铝双金属活塞结合结)［2］，采用了热镀金属表面处理旳工艺——预备期：首先是对活塞钢环进行除锈、去油、活化处理，使活塞钢环有一洁净和活化旳表面，然后将其浸入预先熔化旳助镀剂中进行助镀助镀剂可由NaCI、KC!、NaF、Na3AlF 和Al 等构成。
通过助镀，可深入清洁钢环表面，大大提高铝液对钢环旳润湿性，使渗铝液很轻易在钢环表面发生浸润和漫流。
［3］从此，我揣想一汽、长安等大厂家旳有也许采用化学助镀处理，由于小工厂采用机械除油除锈旳措施，一定会有微小旳油污锈蚀残存。
二、铸铁汽缸套旳外表面旳集中形式形式一：一汽提供旳高磷铸铁L111汽缸套，外表形状为深度R1.2旳间距3(螺距)旳螺旋线;形式二［4］:外表面为孤岛状菱形块形式三[5]:汽缸套外表面为直槽式沟槽形式四[6]:麻点式铸铁汽缸套,麻点旳高度在0.5-1.5之间,麻点旳间距在0.5-2之间，麻点之间高下不平，最有助于铸造排气、排渣。
注:温州瑞安徐工简介-安庆帝伯格茨缸套有限企业生产多种铸铁汽缸套,其中有麻点式为主,我与安庆帝伯格茨缸套有限企业销售部王先生联络,求索汽缸套及与铸造铝合金结合旳资料,王先生尚未答复.(安庆帝伯格茨缸套有限企业网址:)从上述四种形式分析，最终一种麻点式汽缸套外壁，最为有助于铝合金铸造汽车发动机。
薄壁钢制汽缸套特点及研究现状
由于铸铁的物理性能和价格上的原因,多年来它一直被当作制造气缸套的最好材料。
但是,市场需求一直不断地要求发动机制造厂在不增大发动机总体尺寸的同时,增加发动机的输出功率.最显见的方法就是通过增加缸径也就是增加缸套内径来达到这一目标。
但是由于受到铸铁性能的限制,要想维持发动机总体尺寸不变,增大缸径的程度很有限。
应用具有适当的涂层保护的钢质气缸套是解决这个问题的一个方法。
用钢代替铸铁材料,强度提高4倍,可以使汽缸排量得以增加而维持同样的冲程,即活塞速度不变,在不增加气缸套外径和减少冷却水套截面的情况下,使用钢质缸套,加大汽缸直径,发动机的功率可增加15%。
发动机中曾出现过由于水套流通截面不足而产生的穴蚀问题,薄壁钢缸套的应用可以解决这个问题而不牺牲功率。
在任何情况下薄壁的钢质气缸套与厚的气缸套相比,总是可以改进冷却效果。
使用强度较高的钢材料制造缸套的另一个优点是可以减小汽缸孔变形,从而保证活塞环的密封情况良好,改善排气质量。
然而,普通的钢材毕竟不能象铸铁那样与现用的活塞和活塞环材料良好的配伍,因此,研究的焦点机集中在开发合适的涂层使薄壁钢质气缸套具有理想的减摩性和耐磨性.在很长的一段时间里应用的是镀硬铝.镀铬汽缸孔经适当处理以获得能储存润滑油的表面层,而且坚硬的镀铬表面层还可以起到防腐蚀和穴蚀的作用。
西班牙毕尔巴鄂市的A.ICromo Doero 公司是发展这种涂层的先驱,早在30多年前就推出了镀镍/碳化硅(以Lubricrom为商标)缸套,这种缸套可以缩短活塞和活塞环的磨合时间,发动机较快加负荷运转可减少活塞环积炭,改善期间冷却性能。
进一部的改进是采用镀镍/碳化硅的缸套,这种缸套表面具有储油性,可以减摩。
又由于碳化硅颗粒的高硬度使其提高了耐磨性。
与镀铬缸套相比,这种缸套有更高的耐高温能力。
镀镍/碳化硅的方法完全不同于镀铬。
镀碳化硅/镍时,镀液要不断地搅动以保证碳化硅微粒悬浮在电镀液中。
在电镀过程中,细小的碳化硅或金属陶瓷微粒与镍同时沉积在缸套表面,形成一层复合金属层.电解液的成分和性质,陶瓷材料的性质及缸套的尺寸和形状,电解液的浓度等都是影响镀层质量的重要因素。
镍/碳化硅镀层不是硬铬式(800/1000VPN)的硬镀层,而是一种硬度稍高于不含金属陶瓷镍镀层(400/500VPN)的镀层。
尽管碳化硅颗粒本身硬度可以达到2400VPN,这种陶瓷材料硬度与基体材料镍无关。
显然陶瓷的硬度不能决定最后形成的复合层硬度。
在测量硬度的过程中,一小部分材料在负荷不产生塑性变形。
在单一金属基体的场合,这种变形是由于位错运动相对自由度而产生的。
因而,材料显示出较高的变形阻抗,并使硬度值稍有增加。
不过这种复合镀层不能用寻常刀具,如金属锯或锉刀等切割。
究竟选用镀铬还是镀镍/碳化硅的薄壁钢质气缸套主要取决于直接影响缸套表面工作温度的发动机循环型式。
必须记住铬的氧化温度是500度左右,而镍
层的氧化温度是1000度。
因此,镀铬气缸套一般用在柴油机上,而镀镍/碳化硅的气缸套比较适合于四冲程汽油机或小型二冲程发动机。
镀铬钢制汽缸套的应用
大多数发动机生产厂都经常受到要求改善发动机功率重量比的压力。
一种最基本的方法是增加气缸内径从而使排量增加,如果要保持发动机的整体外形尺寸不变,那么也许只有通过增大现有缸套内径才可能实现,但应用的范围由于铸铁材料的机械性能低而有所限制。
因此,必须应用一种有选择余地的、强度更高的材料,由锻钢制的气缸套满足了这种要求,而且通过调整尺寸可以增大排量。
由于钢的优良机械性能,很显然它适合于用作薄壁缸套的材料。
由于保留了原有的外形参数,因此没有必要改变机体详细设计。
附表给出了对比铸铁缸套和已经调整了孔径使排量增加15%的钢制缸套的典型例子。
可以看到,由于大孔径的影响,锻钢缸套受到的应力是铸铁缸套所承受的2倍还要多,但是仍有4:1的安全系数,而原来的铸铁缸套安全系数为2.8:1。
考虑到可以利用的材料有各种型式,无论锻造钢还是冷轧钢管都适合。
在存在选择余地时宁可要前者,尽管成本稍高一点。
理由是：它允许对材料屈服点、对创造过程中可防止进一步可能的变形的残余应力的更佳控制,以使产品精确度更高；它使在外径变动大的情况下创制造缸套成为可能；它显示了通过例如凸缘下这类高应力区域的良好的晶粒流动。
通过应用象先热锻后冷轧制成的锻造钢,可以获得规定的屈服点而无须求助于随后的热处理或应力消除过程。
冷轧钢管也是一个很好的选择,在这种情况下通常在任何机械加工之前先镦锻凸缘区域。
所有的钢制缸套,无论是在孔内还是孔外都镀硬铬。
缸套孔电解铬镀层的优点在于它尤其适合防止来自于燃烧气体的腐蚀磨损。
用硬铬来镀外径的理由还不那么为人所知,一般来说它是为抵抗因缸套与冷却水接触在表面发生的腐蚀和气蚀而提出来的。
缸套外表面的破坏是一个普遍的问题,但是破坏程度通常在许可范围内。
在另外一些情况下,破坏涉及了另外一些不能允许的范围。
人们已经花了许多时间去研究这个课题,而且写了很多这方面的论文,但是问题仍旧存在,两个主要的破坏原因是化学和气穴腐蚀。
单单由化学侵袭引起的腐蚀一般可通过应用防腐剂来处理。
但因气穴引起的酸蚀却是一个较为严重的问题。
它经常是由活塞运动而产生的振动引起的。
特别是在方向的变化点上,比如行程的上止点和下止点。
因而,活塞设计必须充分考虑到在缸套外部产生的大量气穴。
就我们能注意到的来说,尚且没有合适的缸套材料可以从根本上帮助解决严重的穴蚀。
必须记住气穴的强度和下列因素是不成正比例的：表面硬度、缸套材料的屈服点、缸套和机体之间的微小间隙。
因为不可能保证防腐剂总是可以用于冷却系统中防止化学腐蚀,缸套可以借助于各类电镀层来保护,其中之一是镀铬,或视作为无裂纹镀层或一般的硬铬镀层。
无裂纹镀层只需要0.0127mm（0.0005in）厚,但是问题主要在于气蚀,因此有必要在无裂缝镀层处加上第二层硬铬镀层来保护。
这就是为什么宁愿只在基面使用一种镀层厚度至少0.05mm(0.002in)厚的单层硬铬镀层,这就保证可以防止上述两种类型的麻烦。
铬的表面硬度和钢的高弹性极限是有利于这种类型缸套的两个主要因素,对于第3个要素——装配间隙——也值得考虑。
气穴的主要原因是振动,由于不可能停止活塞的侧向运动,因此必须具有一种保持缸套间隙在最小值以使机体减少此类振动的优势,这通常意味着必须有更精密的制造公差。
但由于在早期工作过程中便可能生成了铁锈,而且在必须更换时将不可能拆除传统的铸铁缸套,这就是为什么钢制缸套被设计成硬铬镀层来保护,从水腔空间区域一直延伸到顶部和底部径向区,以及放缸套的上部“O"形环环槽内。
在气缸套孔内镀铬层的效果、特性和磨损情况是很容易接受的。
众所周知,铬镀层的抗拉毛性是很好的,但是效果好坏还有很大一部分取决于这类缸套的表面粗糙度。
对于制造商来说应用铸铁缸套的一般作法是规定的特殊类型交叉模型,指出珩磨的倾斜角和表面粗糙度的公差范围,也就是众所周知的“凸台珩磨"，通常是根据设计来确定活塞、活塞环和缸套总成的满意的珩磨参数。
就镀铬缸套来说,这些部件的研磨稍微有些不同,因为最初的磨损大多数还是发生在活塞和活塞环上。
这是由于硬铬镀层表面引起的,所以必须使这些表面具有贮油特性。
Lubri-crom缸套表面布满了极微细的单个凸台部分,对于每台发动机来说这种表面在总体上是特制的。
可以判断在气缸套润滑期间,油膜通常以厚度长度比l:l000形成。
由于产生了热,即使在低速时,因为活塞运动,这些多样性凸台的热动力效应还是很高,而且在这些油膜上的热膨胀效应远远大于在锥形油膜上的效应。
由于围绕着这些凸台部分有纵横交错的凹形网络,润滑剂将处于无压力状态。
但是在Lubri-crom缸套的表面上,凹凸部分都是单个的,凹区成为“密封袋"。
在这些“密封袋"中油的热膨胀将维持业已建立的压力。
这就是为什么在我们的看法中,具有这种粗糙度的铬表面提供了一个更好的润滑模型,因而具有更好的抗拉毛性能。
Cromo Duro型表面可以直接由电镀槽通过气喷或精密研磨一个平坦的铬表面获得,这就意味着象其它过程一样没有必须通过研磨或珩磨来去除的过量镀层。
当镀上准确厚度的铬层时,由于精密的电镀技术,制成的产品比那些由过量电镀层获得的更具竞争性。
