抽油泵柱塞仿生六边形织构表面摩擦和润滑性能研究
石油作为一种不可再生的自然资源,具有重要的经济价值和战略意义。当前石油开采方式以机械采油为主,而有杆抽油泵仍是我国主要的机械采油工具,其中抽油泵柱塞是有杆抽油泵总成的核心零件。
而柱塞运动过程当中的摩擦阻力,在多种环境因素作用下,将引起柱塞表面磨损失效,影响油田产量及经济效益。如何延长柱塞的使用寿命,提高抽油泵的工作效率仍是机械采油急需解决的主要问题之一。
为适应沙漠中长时间受沙粒磨损的生活环境,东方沙蚺进化出具有优异摩擦学性能的体表鳞片。研究东方沙蚺体表鳞片减阻耐磨生物机理可为减阻耐磨抽油泵柱塞表面的设计提供仿生学依据。
本文针对抽油泵柱塞运动过程中存在摩擦阻力大且表面磨损严重的问题,以东方沙蚺为生物模本,研究了东方沙蚺体表鳞片减阻和耐磨原理,借鉴六边形鳞片形貌特征,开展了仿生六边形织构表面摩擦和润滑性能研究。本文使用显微镜、仿真模拟、纳米压痕仪和纳米摩擦仪,对宏观及微观尺度下的东方沙蚺体表鳞片表面形貌特征及材料力学性能进行了测试与分析,探讨了东方沙蚺体表鳞片减阻耐磨生物机理。
结果表明,东方沙蚺体表由六边形鳞片织构所覆盖,单个鳞片表面 ...