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1、 游梁式抽油机设计计算 卢国忠 编 05-04游梁式抽油机的主要特点是：游梁在上、下冲程的摆角相等，即上下冲程时间相等。且减速器被动轴中心处游梁后轴承的正下方。一、 几何计算1. 计算(核算) 曲柄半径R和连杆有效长度P 己知：冲程S、游梁后臂长C、游梁前臂长A、极距K(参见图1)由余弦定理推导可得： 公式： -(1) -(2) 式中： 2. 计算光杆位置系数： 是在给定的曲柄转角时，光杆从下死点计算起的冲程占全冲程的百分比。(图2)（图3） 公式： -(3) 曲柄转角时冲程： 式中： 分别代表下死点和上死点的角的值 上冲程 下冲程二运动计算己知：曲柄角速度、曲柄转角，分析驴头悬点的位移s、速
2、度v、加速度a的变化规律。1. 假定驴头悬点随u点作简谐振动： 以代入得： 2.接严格的数学推导 三动力计算1从示功图上求悬点载荷W 示功图是抽油机悬点载荷W与光杆位置PR的关系曲线图。是用示功仪在抽油机井口实测出来的。设计中无法实测，只好用理论公式计算并绘制-称为人工示功图，为以后的受力分析、强度计算提供主要依据。2 光杆载荷W加在曲柄轴上的扭矩的计算（见图2 ，图3）a. 美国石油学会(API)定义TF为扭矩因素，表示单位光杆载荷W在减速器上产生的扭矩T。计算公式推导如下：API规定生产厂要向抽油机用户提供一张角每变化15度的值变化表。 考虑抽油机的结构不平衡重B的影响： 光杆载荷在减速器
3、上产生的扭矩：b. 应用表、示功图和表求出悬点载荷在减速器上产生的扭矩曲线，如 ： 3曲柄、平衡重加在曲柄轴上的扭矩计算 设曲柄自重为q，其重心到转轴中心距为r平衡重总重为Q，其重心到转轴中心距为R产生的最大平衡力矩为： 4计算减速器净扭矩当曲柄处于角位置时，其平衡力矩为 M =(QR+qr) sin悬点载荷在减速器上产生的扭矩其净扭矩为 由此式可以绘制曲柄扭矩图。5电动机功率计算a. 理论计算由于曲柄受规律变化的扭矩作用，其计算功率用的扭矩值只能应用均方根扭矩来计算。 式中 曲柄轴的计算功率为： 电机功率为： 式中 N-曲柄轴的计算功率 HP -曲柄轴扭矩， N m n-曲柄转速，冲次， -
4、抽油机总效率，取0.60.8b.估算公式 KW 式中 Q深井泵理论日产量， L-深井泵下泵深度，m A-深井泵柱塞面积，抽油机冲次， 1/min S抽油机冲程长度， m5 平衡计算在抽油机的设计和使用中，被普遍采用的平衡准则有三种：1。上、下冲程中，电动机所付出的平均功率相等。2上、下冲程中，减速箱曲柄轴的输出扭矩峰值相等。3在抽油机的整个冲程中，曲柄轴舜时的扭矩与平均扭矩偏差的平方和最小。第1条准则的平衡计算简单、实用。表示为：下冲程时平衡重所储存的能量等于电动机下冲程所做的功加上下冲程抽油杆下落所做的功，即 上冲程时，平衡重所放出的能量加上电动机上冲程所做的功等于上冲程驴头悬点提升抽油杆和
5、液柱所做的功,即 由于上、下冲程中，电动机所作的功相等，即，由此可求得平衡重所储存的能量： a. 如已测得抽油机驴头悬点的实际示功图如图-4，则： 式中 -示功图纵坐标比例，N/mm -示功图横坐标比例，m/mmb. 如果没有实际示功图，亦可用静力示功图作近似计算，如图5 式中 -抽油杆在油液中的重量，N -油井中动液面以上，断面积等于柱塞面积的油柱重量，N -抽油机的最大冲程，m计算平衡重储能以图-3的复合平衡为例，图中：-游梁平衡重；离游梁支点O的距离；-曲柄平衡重；的平衡半径；-游梁总成的重量；-游梁重心距；-曲柄自重；-曲柄重心距；下冲程时，游梁平衡重抬高的距离为 储存能量为 曲柄平衡
6、重抬高的距离为 2R , 储存能量为 游梁总成的重量抬高的距离为，储存能量为曲柄自重抬高的距离为，储存能量为总储存能量为 为方便计算，设 -游梁总成的重量所相当的游梁平衡重大小； -曲柄自重所相当的曲柄平衡重的平衡半径。代入上式，求得游梁平衡重的大小： 曲柄平衡重的平衡半径： ， 对于单独的游梁平衡，同时曲柄自重的影响，则： 对于单独的曲柄平衡，同时游梁自重的影响，则： 四主要构件的受力计算（见图-3）1游梁受力分析 连杆轴向力 游梁切向力 游梁纵向力 2支架受力分析 3 曲柄减速器被动轴总成受力分析 4 曲柄肖轴受力分析 曲柄肖轴受一对大小等于的剪切力作用。5 减速器受力分析6 支座受力分析五各另部件强度计算 （略）
