游梁式抽油机228-270-197设计计算说明书 目录1. 适用性2. 整机主要性能参数指标3. 假设及公式3.1符号假设3.2性能假设3.3公式4. 整机主要技术参数选择及计算4.1杆件尺寸的确定4.2运动简图4.3机位夹角的计算4.4扭矩因数、位置因数的计算5. 抽油机运动指标计算6. 结构不平衡重计算7. 主要技术经济指标计算8. 平衡效应计算9. 受力分析10. 主要结构件承载能力计算10.1游梁10.2钢丝绳10.3连杆10.4横梁10.5曲柄销10.6横梁轴承座连接螺栓10.7刹车装置安全校核10.8轴承寿命校核10.9支架轴强度校核1.适用性228-270-197抽油机属于常规游梁式抽油机，按照API11E标准中规定的方法进行参数设计和部件强度校核2.整机主要性能参数指标项 目英制公制单位技术参数单位技术参数抽油机型号----228-270-197--------悬点最大负荷lb27000Kg12247光杆冲程in197m5减速器额定扭矩in.lbf228000N.m25760.58最高冲次SPM99平衡方式曲柄平衡3.假设及公式3.1符号假设A游梁支座轴承中心至光杆中心线的距离yC与K之间的夹角C游梁支座轴承中心至横梁轴承中心的距离yt当光杆处于上死点时，C与K之间的夹角P连杆的有效长度yb当光杆处于下死点时，C与K之间的夹角R曲柄半径χC与J之间的夹角K曲柄轴中心至游梁支座轴承中心的距离ρK与J之间的夹角H游梁支座轴承中心至底座底梁底面的距离曲柄角度为q时的扭矩因数I游梁支座轴承中心至曲柄轴中心线的水平距离当曲柄角度为q时的光杆位置，以占冲程长度的百分比来表示G曲柄轴中心至底座底梁底面的距离d游梁摆角J曲柄销轴承中心至游梁支座轴承中心的距离d1游梁上摆角f曲柄竖直向上位置与K之间的夹角d2游梁下摆角q井口处于右侧看曲柄顺时针方向旋转时偏离其竖直向上位置的转角bt当光杆处于上死点时，C与P之间的夹角bC与P之间的夹角bb当光杆处于下死点时，C与P之间的夹角aP与R之间的夹角g极位角3.2性能假设 假设设计中所用的材料的性能等于标准值。
假设所有构件都是刚性的，不考虑变形假设所有焊缝都是熔透，并且没有缺陷的，焊缝强度不低于母材3.3公式K=tgφ=cosψb=cosψt=δ=ψb－ψtδ1＝90°－(ψt+φ)δ2＝δ－δ1S=×Acosβt=cosβb=γ=(180°－βb－ψb)- (180°－βt－ψt)= φ=tan() β=cos χ=cos() ρ=sin±[] ψ=χ－ρ α=β+ψ－(θ－φ) = ψb=cos ψt=cos J=m=m=W= R1=4.整机主要技术参数选择及计算4.1杆件尺寸的确定符号英 制公 制单位数 值单位数 值Ain111.023622mm2820Cin111.023622mm2820Pin96.45669mm2450Rin41.92936.023630.31496mm1065915770H-Gin112.20472mm2850Iin111.023622mm28204.2运动简图见右图所示 4.3极位角计算： K==4009.35tgφ===0.9895φ=44.69685°当R=1065mm时cosψb===0.516172101ψb= 58.9241667°cosψt===0.977726197ψt=12.11558056°δ=ψb－ψt=46.80858611°δ1＝90°－(ψt+φ)= 33.1875694°δ2＝δ－δ1= 13.62101667°cosβt== =-0.794257421βt=142.5851734°cosβb== =0.213509355βb=77.67191082°γ=(180°－βb－ψb)- (180°－βt－ψt) =(180°－77.67191082°－58.9241667°)－ (180°－142.5851734°－12.11558056°) =18.10467644°当R=915mm时cosψb== =0.561810103ψb=55.8189289°cosψt===0.95835658ψt=16.5931787°δ=ψb－ψt=39.2257502°当R=770mm时cosψb== =0.604035205ψb=52.84055211°cosψt===0.937740983ψt=20.32441977°δ=ψb－ψt=32.51613234°4.4扭矩因数、位置因数计算应用API Spec 11E附录E中的下列公式计算扭矩因数= (B.1)φ=tan() (B.2)β=cos (B.3)χ=cos() (B.4)ρ=sin±[] (B.5)ψ=χ－ρ (B.6)α=β+ψ－(θ－φ) (B.7)= (B.8)ψb=cos (B.9)ψt=cos (B.10)J=计算结果填入附表A5.抽油机运动指标m 抽油机运动指标指的是死点位置时的实际加速度与理论加速度之比，它是结构参数R/P和R/C的函数。
运动指标m===1.5494 m===0.610518式中R 最大曲柄半径 1065mmP 连杆长度 2450mmC 游梁后臂长 2820mm6.结构不平衡重BQ ──包括曲柄销总成及螺纹连接件的连杆重量291.3(kg)Q ──横梁总成的重量 507kgQ ──游梁的重量 1281kgQ ──驴头的重量 430kgQ ──悬绳器的重量 43.6kgL ──连杆及横梁总成的重心至游梁支承中心的距离，它等于游梁后臂长 2820mmL ──游梁的重心至游梁支承中心的距离 453.5mmL ──驴头的重心至游梁支承中心的距离 2080mmL──悬绳器的重心至游梁支承中心的距离，它等于游梁前臂长 2820mm（Q+B）L+QL+ QL=(2Q+Q)LB=-Q =-43.6 = 955.84(kg)= 2107.23(lb)7.主要技术经济指标全机重量指标==0.699减速器重量指标==1.2178.平衡效应Q Q=(＋＋２Ｑ)＋Ｂ式中Ｑ──平衡块重量 1330kg R──最大平衡半径 1935mm Q──曲柄的重量 1048kg R──曲柄的重心至曲柄轴中心的距离 857.5mm Q──曲柄销总成的重量 105kg B── 结构不平衡重 955.84kg A── 游梁前臂长 2820mm C── 游梁后臂长 2820mm R── 曲柄半径 1065mm 915mm 770mm 当R=1065mm时Q= =12519.37991(kg)==102.22%当R=915mm时Q= =14380.61596 (kg)==117.42%3)当R=770mm时Q= =16869.11273(kg)==137.74% 9.受力分析F ── 光杆载荷F ──连杆拉力F──连杆拉力垂直于游梁长度方向的分力F──连杆拉力平行于游梁长度方向的分力Q ──游梁等部件的重量F ──游梁支承反力F ──游梁支承反力沿竖直方向的分力F ──游梁支承反力沿水平方向的分力9.1依照API Spec 11E 17版的规定F=24600Lb=11158.56kg9.2cosβ=(0°＜β＜180°)(cosβ)＇=[]＇ 1）当θ＝φ＝44.69685°Cos(θ-φ)=0此时,cosβ有极大值cosβ= =0.382565634(R取1065mm)cosβ= =0.317015265(R取915mm)cosβ= =0.250554308(R取770mm)因0°＜β＜180°相应地, β有极小值β= 67.80732348° (R取1065mm)β= 71.51748355° (R取915mm)β= 75.48968431° (R取770mm)2) 当θ＝180°+φ＝180°+44.69685°=224.69685°(cosβ)＇=-1此时,cosβ有极小值cosβ= =-0.853460201(R取1065mm)cosβ= =-0.744922424(R取915mm)cosβ= =-0.643098173(R取770mm)因0°＜β＜180°相应地, β有极小值β=148.5900385° (R取1065mm)β=38.1524362° (R取915mm)β=130.0232324° (R取770mm)9.3F=×当θ＝44.69685°R取1065时,β＝67.50732348°最小, F有极大值。
F=×＝×1.082334906当θ＝224.6985°R取1065mm时, β＝148.5900385°最大, F有极大值F=×＝×1.9188故F的最大。