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1、异相型游梁式抽油机设计摘 要抽油设备中,以游梁式抽油机最为普遍,数量也最多。游梁式抽油机具有机构简单、可靠性高等优点,因而在油田得到了广泛应用。随着石油工业的发展,目前,为了增加抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性,提高抽油效率,减少动力消耗,改善抽油机的运动特性、动力特性与平衡特性。因此国外抽油机的总的发展趋势是向着超大载荷,长冲程,低冲次,精确平衡,自动化,智能化,节能化,高适应性方向发展。异相型游梁式抽油机是油田应用最为广泛的一种节能型抽油机。它的设计原理与方法对抽油设备具有通用性。本文介绍了异相型游梁式抽油机工作原理与节能原理,进行了运动学和动力学分析计算、平衡计算。为此,将曲柄回转
2、运动分成24等分,逐点计算悬点的光杆因数、扭矩因数、加速度、载荷值；曲柄扭矩计算、平衡率计算及交变载荷系数计算等。由于计算工作量大,在手算基础上采用了计算机的Excel软件优选了抽油机的几何尺寸。对主要部件进行了选择计算,合理选择电动机和双圆弧齿轮减速器,设计了窄V带传动装置。最后对各结构进行了应力和强度校核。设计显示：如果异相型游梁式抽油机的几何尺寸得到优化,节能效果是显著的。 关键字：异相型抽油机,扭矩因数,悬点载荷,净扭矩 / AbstractPumping equipment, with the most common beam pumping unit, also most.beam
3、 pumping unit has the advantages of simple structure, high reliability, and has been widely applied in the field.Along with the development of the petroleum industry, now, in order to increase the adaptability of the pumping unit, reliability, economy and advanced, improve the efficiency of oil, red
4、uce power consumption, improve the motion characteristics and pumping dynamic characteristics and balance.So the general development trend and pumping unit is large load, and long stroke to flush times, low precision balance, automation, energy saving, intelligent, and high adaptability.Out-of-phase
5、 type beam pumping unit is the most widely used oil pumping unit is an energy-saving.Its design principle and method of pumping equipment.The paper introduces the beam pumping unit type out-of-phase working principle and the energy saving principle, kinematics and dynamics analysis and calculation,
6、the equilibrium calculation.Therefore, will turn into twenty-four equal crank movement point, the calculation of strength factor, hanging point torque factor, acceleration, load value, Crank torque calculation, balance ratio and alternating load coefficient calculation, etc.Due to the big workload i
7、s calculated based on the hand, using computers Excel the optimum geometric dimension of the pumping unit.The choice of main components, reasonable choice of double circular-arc gear reducer motors and narrow, design the V belt transmission device.Finally the stress on the structure and intensity.De
8、sign shows that: if out-of-phase type beam pumping unit, the optimized geometry size energy-saving effect is remarkable.Keywords: Out-of-phase type unit, torque factor, hanging pointload, net torque目录前言11概述31.1 国外抽油机技术发展概况31.2 抽油机的类型与结构及主要参数31.2.1 抽油机的类型31.2.2 抽油机的结构41.2.3 游梁式抽油机主要参数71.3 近几年抽油机的研究重点
9、及研究中应重视的问题71.3.1 抽油机的研究重点71.3.2 抽油机研究中应该重视的问题101.4 异相型游梁式抽油机特、点工作原理与节能原理111.4.1 异相型游梁式抽油机特点111.4.2 工作原理111.4.3 节能原理112设计数据132.1 设计数据132.2 抽油机几何结构尺寸132.3 抽油机模型示功图:133设计与计算173.1 异相型游梁式抽油机几何尺寸参数计算173.1.1 几何关系计算式173.1.2 符号含义173.1.3 各个点参数计算183.1.4 扭矩因数和光杆位置因数计算213.2 抽油机运动学计算233.2.1 光杆悬点加速度计算式233.2.2 加速度计
10、算233.2.3 加速度曲线243.3 抽油机动力学计算243.3.1 悬点载荷计算式243.3.2 减速器扭矩计算263.3.3 曲柄轴净扭矩曲线273.3.4 平衡率、交变载荷系数CLF的计算273.4 传动系统设计273.4.1 电动机的计算与选择273.4.2 计算传动比及减速器的选择293.4.3 传动装置的运动和动力参数的计算及窄V带选择314 抽油机的各部件的强度计算与校核364.1 连杆的应力分析与强度校核364.2 游梁的应力分析及强度校核384.3 滚动轴承的选择和寿命计算404.3.1 选取轴承并计算轴承支反力404.3.2 计算当量载荷414.3.3 计算轴承寿命425
11、 结论436 谢辞447 参考文献46异相型游梁式抽油机设计前 言本设计通过对异相型游梁式抽油机的优化设计,改进了以往常规型抽油机的高能耗、曲柄净扭矩波动变化大、扭矩峰值高、加速度变化幅度大等特性。使抽油机在采油过程中增加抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性,降低抽油机的载荷变化围,提高抽油效率,减少动力消耗,提高抽油机的平衡效果,从而增加采油量,创造出更大的经济价值。异相型游梁式抽油机在油田中广泛应用,在创造价值的同时也存在着问题,在尺寸设计方面可能一开始不能很好把握尺寸大小的选择,在选择电动机和减速器时需要在精确计算的前提下认真选择,对各部件及零件的选择也需要达到应力和强度上的要求,尽量
12、保证了选材的合理性,毕竟时代在进步,在节能、设计构造和生产率方面还需改进。但是设计显示了如果异相型游梁式抽油机的几何尺寸得到优化,节能效果是显著的。因此要想是异相型游梁式抽油机达到更好的抽油和节能效果需要更进一步的优化设计。本课题的指导思想是：1.作为一项对大学所学知识的检验,主要目标是通过本课题的设计,了解设计一个课题所要掌握的有关机械方面的基础知识、基本理论和基本方法。2.本课题的另一个重要目标是通过课题的设计,加深对课程设计等时间环节的训练,加深对材料力学和理论力学知识的掌握程度,正确运用学科基础知识,培养分析和解决抽油机设计实际工程问题的基本能力,这是本设计的着力点。3.考虑到当今国外
13、抽油机技术的迅速发展,本设计介绍了异相型游梁式抽油机的工作原理及节能原理,通过设计对石油机械制造技术的发展有一个全面的了解和正确的认识。4.通过对设计参数的大量计算,并且编制程序,计算机求解,最终得到比较优化的设计参数及方案,制作表格和曲线图,结果打印并附说明书。本设计的主要容包括：综述了国外的抽油机技术发展概况；简介了抽油机的类型和结构；介绍了异相型游梁式抽油机的工作原理及节能原理；对抽油机几何参数计算；运动学光杆位移、速度、加速度计算；动力学曲柄扭矩计算；传动参数电动机、带传动、减速机选择计算；游梁及支承、连杆等零件的强度计算；绘制总装配图与主支承、横梁与连杆连接部件图；编写设计说明书。本
14、设计由石油化工大学,机械设计制造及其自动化专业0504班 于大伟完成,由机械工程学院王玉良教授指导。1概述1.1 国外抽油机技术发展概况我国抽油机发展已有50多年的历史。20世纪50年代以进口为主,修配为辅,主要是进口前苏联CKH常规型游梁式抽油机。60- 70年代,在仿苏的基础上制造常规型游梁式抽油机。1975年以后制定并完善了国产抽油机技术标准。80年代起抽油机实现了全部国产化,不仅满足自给,而且有部分出口。在此期间,我国抽油机技术有了飞跃发展,瞄准世界先进水准。随着科技的进步,抽油机亦有很大的发展,出现很多新型品种,如绳索滑轮式、旋转驴头式、大轮式等游梁式长冲程抽油机。从设计方法学功能分
15、析的角度讲,抽油机的基本功能相对简单,必然吸引着各行各业的专家对抽油机进行研究,形成了石油系统外部抽油机专业厂、非专业厂一起生产、试制新型抽油机和对抽油机进行研究的百花齐放的局面。在世界围,研究开发与应用抽油机已有100多年的历史。在这百余年采油实践中,抽油机发生了很大变化,特别是近20年来,世界抽油机技术发展较快,先后研究开发了各种新型抽油机,为更经济有效地开采石油作出了卓越贡献。起特点是：增强了抽油机的适应性、可靠性、经济性、和先进性；改善了稠油此乃功能,降低了抽油机载荷与载荷变化围,提高了抽有效率,减少了动力消耗；提高了抽油机平衡效果,改善了抽油机的运动特性、动力特性与平衡特性；增大了抽
16、油机的适用围,减小了抽油机体积和质量,强化了抽油机自动化与智能化程度。1.2 抽油机的类型与结构及主要参数1.2.1 抽油机的类型抽油机的主要类型有:游梁式抽油机、宽带式抽油机、链条式抽油机、数控抽油机、液压抽油机、长冲程抽油机、节能抽油机、计算机控制的抽油机、以及采用柔性构件作传动的抽油机等。其中游梁式抽油机应用最为普遍,其特点是:游梁式抽油机结构简单、制造容易、维修方便。特别是它可以常年累月全天候在野外工作,使用可靠,故障率低,皮实耐用。而其它类型的抽油机一般仅局限在特定的服役条件下才能发挥它们的优点。1.2.2 抽油机的结构抽油机主要由底座,悬绳器,支架总成,驴头,游梁,横梁,连杆装置,曲柄装置,减速器,游
