api偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[帶圖紙]

1、<p>　　API偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì):RM912D-427-144</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　任務(wù)書(shū)………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　開(kāi)題報(bào)告……………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　

2、　指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)…………………………………………………………………Ⅲ</p><p>　　評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)………………………………………………………………………Ⅳ</p><p>　　答辯會(huì)議記錄………………………………………………………………………Ⅴ</p><p>　　中文摘要……………………………………………………………………………Ⅵ</p>&l

3、t;p>　　外文摘要……………………………………………………………………………Ⅶ</p><p>　　前言…………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 概述………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 選題背景…………………………………………………………………2</

4、p><p>　　1.2 研究的目的和意義………………………………………………………2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)及研究方向……………………………………2</p><p>　　1.4 游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)分析和指導(dǎo)思想………………………………3</p><p>　　1.5 方案論證……………………………………………………………

5、……4</p><p>　　2 偏置型抽油機(jī)工作原理與節(jié)能原理……………………………………………6</p><p>　　2.1 工作原理…………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 偏置型游梁抽油機(jī)特點(diǎn)…………………………………………………6</p><p>　　2.3 抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃及結(jié)構(gòu)…………………

6、……………………………6</p><p>　　3 抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃及結(jié)構(gòu)………………………………………………………7</p><p>　　3.1 驢頭………………………………………………………………………8</p><p>　　3.2 游梁………………………………………………………………………9</p><p>　　3.3 橫梁及連桿…………

7、……………………………………………………10</p><p>　　3.4 曲柄平衡裝置……………………………………………………………11</p><p>　　3.5 減速箱……………………………………………………………………12</p><p>　　3.6 剎車(chē)機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………12</p><p>　　3

8、.7 支架………………………………………………………………………13</p><p>　　3.8 底座………………………………………………………………………14</p><p>　　3.9 皮帶傳動(dòng)裝置……………………………………………………………15</p><p>　　3.10 鋼絲繩和懸繩器 ………………………………………………………15</p>

9、<p>　　3.11 電動(dòng)機(jī) …………………………………………………………………15</p><p>　　3.12 軸承座 …………………………………………………………………15</p><p>　　4 游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)和分類…………………………………………………17</p><p>　　4.1 驢頭懸點(diǎn)（掛抽油桿處）的最大允許載荷………………………

10、……17</p><p>　　4.2 懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度…………………………………………………17</p><p>　　4.3 懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)………………………………………………18</p><p>　　4.4 減速箱曲柄最大允許扭矩 ………………………………………18</p><p>　　5 偏置抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………

11、………………………20</p><p>　　5.1 CYJRM912D-365-192抽油機(jī)的計(jì)算參數(shù) ……………………………20</p><p>　　5.2 幾何計(jì)算…………………………………………………………………21</p><p>　　5.3 運(yùn)動(dòng)計(jì)算…………………………………………………………………22</p><p>　　5.4

12、工藝計(jì)算…………………………………………………………………24</p><p>　　5.5 主要構(gòu)件的受力計(jì)算……………………………………………………30</p><p>　　5.6 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 32</p><p>　　6 主要承載構(gòu)件的校核計(jì)算………………………………………………………34</p>&

13、lt;p>　　6.1 游梁的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………34</p><p>　　6.2 橫梁的校核計(jì)算…………………………………………………………35</p><p>　　6.3 連桿的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………35</p><p>　　6.4 支架軸承校核……………………………………………………………35&

14、lt;/p><p>　　6.5 尾座軸承校核……………………………………………………………36</p><p>　　6.6 曲柄銷(xiāo)軸承校核…………………………………………………………37</p><p>　　7 總結(jié)………………………………………………………………………………39</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………

15、…………………………39</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………40</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………41</p><p>　　8.1附圖一……………………………………………………………………41</p><p>　　8.2附圖二………………

16、……………………………………………………42</p><p>　　8.3附圖三……………………………………………………………………43</p><p>　　8.4附圖四……………………………………………………………………44</p><p>　　8.5附圖五……………………………………………………………………45</p><p>　　8.6附

17、圖六……………………………………………………………………46</p><p>　　8.7附圖七……………………………………………………………………47</p><p>　　8.8附圖八……………………………………………………………………48</p><p>　　8.9附圖九……………………………………………………………………49</p><p&g

18、t;　　API偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì):RM912D-427-144</p><p>　　學(xué) 生：李晶晶，機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　指導(dǎo)老師：郭登明，機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　【摘 要】抽油機(jī)是構(gòu)成采油設(shè)備重要組成部分。在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)油井的機(jī)械式開(kāi)采。偏置型抽油機(jī)是在常規(guī)型抽油機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的，通過(guò)對(duì)曲柄的改造和尺寸的優(yōu)化獲得。本文

19、介紹了偏置型抽油機(jī)工作原理、節(jié)能原理以及設(shè)計(jì)過(guò)程。首先，根據(jù)已知的參數(shù)，對(duì)抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)在幾何、運(yùn)動(dòng)、和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了系列的分析與計(jì)算，闡述了這種設(shè)備的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其次、對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行了工藝參數(shù)計(jì)算和主要部件材料的強(qiáng)度校核分析，及對(duì)配套設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、減速器的分析與選用，說(shuō)明了該型設(shè)備在性能方面同其它種類設(shè)備的差異。最后，進(jìn)行工況分析和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)。中間過(guò)程的有關(guān)計(jì)算部分，利用Excel軟件進(jìn)行了編程調(diào)試。</p><p

20、>　　【關(guān)鍵詞】偏置型抽油機(jī) 曲柄 強(qiáng)度 特性</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　目前，采油方法有自噴采油法和機(jī)械采油法。自噴采油法的特點(diǎn)是利用地層本身的能量來(lái)舉升原油。隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，地層能量逐漸消耗。為了保證原油的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，這些油井不能繼續(xù)用自噴法開(kāi)采 。同時(shí)，有一些油井一開(kāi)始就不能自噴。對(duì)于上述這些不能自噴的油

21、井，就必須用機(jī)械采油法進(jìn)行開(kāi)采。機(jī)械采油法又分為氣舉法和抽油法兩種。氣舉法的特點(diǎn)是利用壓縮氣體的能量，把原油提升到地面；而抽油法的特點(diǎn)是將各種結(jié)構(gòu)的泵放到井下抽油，所以抽油法又叫泵法。從國(guó)外石油最發(fā)達(dá)的國(guó)家來(lái)看，用抽油法開(kāi)采的井?dāng)?shù)占絕對(duì)多數(shù)，約80%左右，而抽油法所開(kāi)采的原油占半數(shù)以上。由于我國(guó)油田的發(fā)展特點(diǎn)（處于開(kāi)發(fā)初期和中期，采用注水措施），目前，無(wú)論在生產(chǎn)井?dāng)?shù)方面還是在原油總產(chǎn)量方面，自噴法都占相當(dāng)大的比重。但從原油的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看

22、，采用機(jī)械采油法，特別是使用抽油法的井?dāng)?shù)和產(chǎn)量都在增加，在一些老油井，幾乎全用抽油法采油。</p><p>　　用抽油法開(kāi)采，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的抽油設(shè)備是游梁式抽油機(jī)或稱作有桿抽油設(shè)備。API（美國(guó)石油協(xié)會(huì)）抽油機(jī)規(guī)范（API SPEC 11E） 中游梁式抽油機(jī)的種類有四種，它們分別是：常規(guī)型抽油機(jī)、異相曲柄平衡抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)、前置式曲柄平衡抽油機(jī)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維修方便。游梁式抽油機(jī)有以下

23、幾部分組成：電動(dòng)機(jī)、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)減速箱。減速后，由四連桿機(jī)構(gòu)（曲柄、連桿、游梁、橫梁）把減速箱的輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橛瘟后H頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　抽油機(jī)在油田的開(kāi)采作業(yè)中具有不可替代的作用，是構(gòu)成“三抽”即：抽油機(jī).抽油桿和抽油泵的一部分。抽油機(jī)的工作條件比較惡劣，全天候常年野外連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且絕大多數(shù)時(shí)間處于無(wú)人監(jiān)護(hù)狀態(tài)。因此要求抽油機(jī)具有良好的可靠性、耐久性；同時(shí)還

24、要具有性能領(lǐng)域?qū)?、調(diào)節(jié)范圍大、能源消耗低、易損件少、維護(hù)保養(yǎng)方便，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。</p><p>　　近年來(lái)抽油機(jī)正在向低能耗、長(zhǎng)沖程、高精度、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。特別是由于油井動(dòng)液面的下降，長(zhǎng)沖程、低沖次的抽油機(jī)更是得到了推廣與發(fā)展。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 選題

25、背景</b></p><p>　　游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用維護(hù)方便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況等優(yōu)點(diǎn).在采油機(jī)械中，具有舉足輕重的地位。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是油田的首選設(shè)備.但是由于常規(guī)型抽油機(jī)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特征。決定了它平衡效果差、曲柄凈扭矩脈動(dòng)大、存在負(fù)扭矩、載荷率低、工作效率低和能耗大等缺點(diǎn)。在采油成本中，抽油機(jī)電費(fèi)占30%左右，年耗電量占油田總耗電量的20%～30%，為油田電耗的第一位，僅次于

26、注水。自從1985年第一臺(tái)異相曲柄平衡游梁抽油機(jī)(簡(jiǎn)稱異相機(jī))應(yīng)用以來(lái)，國(guó)內(nèi)各大油田開(kāi)始重視抽油機(jī)的節(jié)能工作。</p><p>　　1.2 研究目的及其意義</p><p>　　常規(guī)型抽油機(jī)受到四桿機(jī)構(gòu)的限制，游梁擺角不能過(guò)大，導(dǎo)致整機(jī)質(zhì)量偏重，體積偏大。偏置式游梁抽油機(jī)是在常規(guī)型抽油機(jī)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，優(yōu)化了平衡重的夾角，改變了平衡重的相位角而產(chǎn)生的一種新型的抽油機(jī)。

27、通過(guò)平衡重在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩與懸點(diǎn)負(fù)載在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩相平衡，使抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)峰值扭矩和峰值電流都有較大幅度的降低，從而達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向</p><p>　　游梁式抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用由來(lái)已久，早在120年前就誕生了，目前，世界各個(gè)產(chǎn)油國(guó)仍在大面積的廣泛應(yīng)用。美國(guó)擁有40萬(wàn)臺(tái)，前蘇聯(lián)擁有4萬(wàn)臺(tái)，我國(guó)擁有2. 7萬(wàn)臺(tái)，僅大慶

28、油田，在用的游梁式抽油機(jī)就有一萬(wàn)余臺(tái)。一百多年來(lái)，游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理沒(méi)有實(shí)質(zhì)性變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，可靠性高，耐久性好，操作維修方便，這些優(yōu)點(diǎn)是游梁式抽油機(jī)歷經(jīng)百年而經(jīng)久不衰的原因。</p><p>　　美國(guó)生產(chǎn)游梁式抽油機(jī)的公司有十幾家，品種復(fù)雜，型式繁多，其中技術(shù)先進(jìn)、實(shí)力雄厚的LUFKIN公司為權(quán)威。前置式抽油機(jī)主要由LUFKIN公司生產(chǎn)，該公司生產(chǎn)的馬克型前置式抽油機(jī)共有八個(gè)系列46個(gè)品種。馬克

29、型前置式抽油機(jī)上沖程曲柄轉(zhuǎn)角195度，下沖程為165度，從而降低扭矩峰值。該機(jī)上沖程開(kāi)始比油井負(fù)荷扭矩滯后7.5度，下沖程開(kāi)始扭矩比油井負(fù)荷提前7.5度，從而提高平衡效果，該機(jī)較同級(jí)常規(guī)型抽油機(jī)節(jié)能34.99%。此外，LUFKIN公司還生產(chǎn)前置式氣平衡抽油機(jī)，該機(jī)比同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)外形尺寸小35%，整機(jī)重量輕40%，共有26種規(guī)格。CM工公</p><p>　　司生產(chǎn)偏置式抽油機(jī)，偏置式抽油機(jī)又稱異向曲柄抽油機(jī)，或

30、稱后置式抽油機(jī)，或稱托馬斯特(TM)抽油機(jī)，簡(jiǎn)稱TM抽油機(jī)。這種抽油機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越，深受用戶歡迎。該機(jī)特點(diǎn)在于連桿與游梁之間夾角始終為90度，曲柄轉(zhuǎn)角上沖程為192度，下沖程為168度，慣性負(fù)荷小，峰值扭矩小，比同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)小60%，該機(jī)游梁支架與減速器底座直接連接，改善了整體受力。</p><p>　　加拿大主要生產(chǎn)抽油機(jī)的廠商是雷姆斯有限公司，該公司主要生產(chǎn)常規(guī)式、前置式、偏置式游梁抽油機(jī)。前蘇聯(lián)游梁

31、式抽油機(jī)共有9個(gè)系列22種型號(hào)，平衡方式全部采用復(fù)合平衡或曲柄平衡，重型采用氣動(dòng)平衡。為縮小尺寸，近年來(lái)將曲柄半徑與驢頭擺動(dòng)半徑比從0.4增大到0.6。</p><p>　　我國(guó)的抽油機(jī)制造業(yè)已有40多年的歷史，經(jīng)過(guò)了進(jìn)口修配，仿制試制，設(shè)計(jì)研制三個(gè)階段。1980年開(kāi)始自行設(shè)計(jì)，研究制造國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，不僅自給自足，而且還部分出口。蘭石廠是我國(guó)生產(chǎn)抽油機(jī)的主要廠家，按國(guó)內(nèi)技術(shù)生產(chǎn)的常規(guī)游梁式抽油機(jī)共1

32、1種規(guī)格，蘭石廠和寶石廠是我國(guó)生產(chǎn)前置式抽油機(jī)批量最大的廠家，目前已生產(chǎn)該機(jī)500萬(wàn)余臺(tái)。1986年蘭石所研制成功CYJS-2.5-26HB前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)，它是我國(guó)第一臺(tái)前置式氣平衡抽油機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)比同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)節(jié)能28.15%。泵效提高10%～20%。同年與四川鉆采設(shè)備廠共同研究成功CYJY3-1.4-7HB型偏置式抽油機(jī)，它是我國(guó)第一臺(tái)偏置式抽油機(jī)，目前共有6種規(guī)格。然后又研制成功了CYJY12-46-73HB型、

33、CYJY12-42-73HB型和CYJY10-3-53HB型偏置式抽油機(jī)。</p><p>　　試驗(yàn)表明:這種抽油機(jī)比同級(jí)常規(guī)型抽油節(jié)能11%～19.4%，生產(chǎn)能力提高27%。江漢石油學(xué)院和第四石油機(jī)械廠經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，將常規(guī)抽油機(jī)改造成偏置式抽油機(jī)，該機(jī)縮短了曲柄半徑和游梁后臂，使極位夾角大于0度，并將對(duì)稱曲柄改成后置曲柄，同時(shí)改變抽油機(jī)減速器的旋轉(zhuǎn)方向，試驗(yàn)結(jié)果表明，這種抽油機(jī)比改造前節(jié)能10%～17%，產(chǎn)液能

34、力提高6%。</p><p>　　1.4 游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)分析和指導(dǎo)思想</p><p>　　由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)的上述優(yōu)勢(shì)，使得它能在國(guó)內(nèi)外各油田廣泛使用。但是，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)使用中，油田的經(jīng)營(yíng)者發(fā)現(xiàn)，它無(wú)法解決:平衡效果差、載荷率低、工作效率低、“大馬拉小車(chē)”、能耗高的缺點(diǎn)。為了追求開(kāi)采效益最大化，以最少的投入來(lái)?yè)Q取最大的回報(bào)，開(kāi)發(fā)節(jié)能高效的新型抽油設(shè)備就成了油田生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者和抽油機(jī)設(shè)

35、備生產(chǎn)廠致力追求的目標(biāo)，這就是其發(fā)展的動(dòng)力。國(guó)內(nèi)在節(jié)能抽油機(jī)的研制開(kāi)發(fā)上，20世紀(jì)80、90年代出現(xiàn)了高峰。 游梁式抽油機(jī)是一種變形的四連桿機(jī)構(gòu)，其整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)像一架天平，一端是抽油載荷，另一端是平衡配重載荷。對(duì)于支架來(lái)說(shuō)，如果抽油載荷和平衡載荷形成的扭矩大小基本相等或方向變化相反，那么用很小的動(dòng)力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作。也就是說(shuō)抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)取決于平衡的好壞。平衡率越低，則需要電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力越大。正因?yàn)槌橛洼d荷每時(shí)每刻都在

36、變化，而平衡重不可能和抽油載荷作完全一致的變化，才使得游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)變得很復(fù)雜。在游梁式抽油機(jī)的平衡技術(shù)方面，傳統(tǒng)的方法有三種:一是在曲柄上加上平衡塊，即曲柄平衡；二是在游梁尾端加上平衡塊，即游梁平衡;三是在曲柄和游梁尾端都加上平衡塊，即復(fù)合平衡。這三種平衡</p><p><b>　　1.5 方案論證</b></p><p>　　隨著我國(guó)油田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，由

37、于采油成本的不斷提高和電價(jià)的上調(diào)，如何降低抽油機(jī)的能耗已引起人民的高度重視。各種研究抽油機(jī)的節(jié)能途徑歸納起來(lái)可分為兩種： 一是改變抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)直接降低抽油機(jī)的扭矩因數(shù)，已降低抽油機(jī)的工作扭矩及其波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如偏置式抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)等；另一種是改變抽油機(jī)的平衡方式，以降低減速器輸出軸的扭矩，達(dá)到節(jié)能的目的，如大輪式抽油機(jī)，二次平衡抽油機(jī)。</p><p>　　抽油機(jī)節(jié)能工作的開(kāi)展大致包括兩個(gè)方面：一是開(kāi)發(fā)設(shè)

38、計(jì)新型技能抽油機(jī)；二是對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。目前，油田非自噴井采油廣泛使用游梁式曲柄平衡抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)因有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、性能可靠等優(yōu)勢(shì)而在各油田廣泛應(yīng)用, 但其能耗大、工作效率低, 所以降低抽油機(jī)能耗, 提高抽油機(jī)的工作效率具有重要意義。</p><p>　　目前，油田非自噴井采油廣泛使用游梁式曲柄平衡抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)因有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、性能可靠等優(yōu)勢(shì)而在各油田廣泛應(yīng)用, 但其能耗大、工作效率

39、低, 所以降低抽油機(jī)能耗, 提高抽油機(jī)的工作效率具有重要意義。為了減小抽油機(jī)的功率，更進(jìn)一步的節(jié)約能源，需要一種替代抽油機(jī)來(lái)應(yīng)用于油田上的采油生產(chǎn)。為此，本設(shè)計(jì)針對(duì)這樣的特點(diǎn)，對(duì)一般的游梁式抽油機(jī)做了改進(jìn)設(shè)計(jì)。偏置型游梁式抽油機(jī)同常規(guī)型抽油機(jī)主要有二方面不同：1減速器背離支架后移，增大減速器輸出軸中心與游梁擺動(dòng)中心之間水平距離，形成較大的極位夾角（即驢頭上、下死點(diǎn)與連桿中心線之間夾角）；2平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷(xiāo)中心與曲柄軸中

40、心連線之間有個(gè)平衡相位角，這種抽油機(jī)曲柄均為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此平衡重總是滯后一個(gè)角。由于有較大的極位夾角，一般12度左右，使得抽油機(jī)上沖程時(shí)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)角度增加12度為192度，下沖程減小12度為168度，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)速不變時(shí)，懸點(diǎn)上沖程時(shí)間就大于下沖程時(shí)間，因此懸點(diǎn)上沖程的加速度和動(dòng)載荷減小，由于平衡相位角改變了平衡效果，從而使減速器的最大扭矩峰值降低，扭矩變化較均勻，電動(dòng)機(jī)所需功率較小，在一定情況下有節(jié)能效果</p><p

41、>　　本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是根據(jù)常規(guī)型抽油機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了偏置型曲柄平衡式抽油機(jī)。所設(shè)計(jì)的抽油機(jī)有原始的數(shù)據(jù)和給定的幾何參數(shù)，還有參考資料和圖例，在這基礎(chǔ)上對(duì)常規(guī)型抽油機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)并對(duì)抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)上的計(jì)算和對(duì)主要部件進(jìn)行校核計(jì)算。</p><p>　　2 偏置型抽油機(jī)工作原理與節(jié)能原理 </p><p><b>　　2.1 工作原理</b>&

42、lt;/p><p>　　抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶和減速器帶動(dòng)曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄—連桿—游梁—支承架四桿機(jī)構(gòu)將這一運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為驢頭的變速上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩和抽油桿帶動(dòng)抽油泵柱塞做變速的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)油井開(kāi)采。</p><p>　　2.2 偏置型游梁抽油機(jī)特點(diǎn)</p><p>　　（1）曲柄中心線和平衡重中心線偏離一個(gè)相位角τ。</p><p&g

43、t;　?。?）曲柄軸中心線至中央軸承座中心水平距離I大于游梁后臂長(zhǎng)度C，兩者差接近于曲柄半徑R，即I-C≈R。結(jié)構(gòu)上看，加大了力臂減小了連桿拉力，增大抽油機(jī)最大承載能力，扭矩因數(shù)下降。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使游梁在上下死點(diǎn)時(shí)，連桿兩個(gè)位置之間存在一個(gè)相位夾角，這種機(jī)構(gòu)具有急回特性。</p><p>　　（3）曲柄順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，保證上沖程時(shí)間長(zhǎng).下沖程時(shí)間短。</p><p><b>　　

44、2.3 節(jié)能原理</b></p><p>　?。?）抽油機(jī)的負(fù)載狀況影響抽油機(jī)的能耗。常規(guī)型抽油機(jī)加在曲柄的凈扭矩成周期變化，有時(shí)對(duì)電機(jī)做功，這樣的負(fù)載不利于普通電動(dòng)機(jī)的正常工作，是電機(jī)高能耗原因。</p><p>　　（2）普通異步電動(dòng)機(jī)具有硬特性，適宜拖動(dòng)均勻負(fù)載。常規(guī)型抽油機(jī)的負(fù)載狀況不理想，就形成了它能耗高特性，而偏置型抽油機(jī)在這方面得到改進(jìn)。</p>&

45、lt;p>　?。?）抽油機(jī)工作時(shí)曲柄凈扭矩的波動(dòng)由懸點(diǎn)載荷與加速度變化引起。通過(guò)改變抽油機(jī)桿件尺寸的配比，使運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變，減小工作扭矩曲線的峰值。在保證沖次不變的情況下，加長(zhǎng)上沖程時(shí)間，減少上沖程前半段的加速度變化幅度，使扭矩峰值減?。煌砜梢允构ぷ飨路逯导哟?。同時(shí)可以改變工作扭矩的形狀。偏置型抽油機(jī)通過(guò)在曲柄上的偏置角的引入，有利于減少電動(dòng)機(jī)的額定功率，達(dá)到二者更好的匹配，也可以改善桿件受力情況。</p><

46、p>　　3 抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃及結(jié)構(gòu)</p><p>　　游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸決定了其運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能及其能耗。長(zhǎng)期以來(lái)，游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)尺寸的確定成為許多學(xué)者和設(shè)計(jì)人員的研究對(duì)象。</p><p>　　圖1為游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸示意圖，在圖中，H為抽油機(jī)底座底平面至支架軸承中心的高度，它取決于抽油機(jī)的最大沖程長(zhǎng)度，并決定抽油機(jī)的高度，其具體計(jì)算方法是：<

47、/p><p>　　H=S max＋H c＋H h ＋0.2～0.25 （m）</p><p>　　式中， S max——最大沖程長(zhǎng)度 （m）；</p><p>　　H c——井口裝置高度 （m），一般為：1.2～1.5（m）；</p><p>　　H h——懸繩器高度 （m），一般為：0.35～0.4（m）。</p><p&

48、gt;　　A為游梁前臂長(zhǎng)度，其大小取決于沖程長(zhǎng)度和游梁的擺角，值得說(shuō)明的是，前蘇聯(lián)和我國(guó)都是采用大擺角（約1弧度），而美國(guó)則是采用小擺角（一般為44°～46°），大擺角抽油機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，但動(dòng)力性能差，扭矩特性差，能耗高；大小擺角抽油機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐大，但動(dòng)力性能好，扭矩特性好，能耗低。在本次設(shè)計(jì)中，采用游梁小擺角設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)沖程長(zhǎng)度小于4.2m（含4.2m）時(shí)，游梁的擺角為44°～46°

49、;；當(dāng)沖程長(zhǎng)度大于4.2m時(shí)，游梁的擺角為51°～53°。G為減速器輸出軸中心線至底座底平面的距離，其大小決定了抽油機(jī)曲柄的長(zhǎng)短，從而影響平衡塊的重量，G越大，曲柄長(zhǎng)度越長(zhǎng)，在同一平衡扭矩的條件下，平衡塊越輕。曲柄連桿機(jī)構(gòu)其尺寸的大小及分配決定了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能及其能耗。</p><p>　　目前，最常用的游梁式抽油機(jī)采用機(jī)械方式，它具有前、后臂。它主要有游梁、驢頭、橫梁、連桿、曲柄

50、、減速箱、制動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架、撬座、懸繩器以及平衡重等組成。總的說(shuō)來(lái)，游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，下面著重分析它的主要組成部分。</p><p><b>　　3.1 驢頭</b></p><p>　　驢頭的作用是將游梁的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊繩的上下直線運(yùn)動(dòng)。從機(jī)構(gòu)學(xué)來(lái)講，它是一種繩輪機(jī)構(gòu)。我國(guó)抽油機(jī)驢頭常用的結(jié)構(gòu)型式有上翻式、側(cè)轉(zhuǎn)式及重力式三種，國(guó)外抽油機(jī)的驢頭多采用懸掛式驢頭

51、。這種驢頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是制作比較簡(jiǎn)單，易于安裝，可靠性高，最大的缺點(diǎn)是在修井作業(yè)時(shí)，必須將整個(gè)驢頭卸下，操作工作量大。本次設(shè)計(jì)采用側(cè)轉(zhuǎn)式驢頭結(jié)構(gòu)型式。它是用鋼板組焊而成的一個(gè)箱形結(jié)構(gòu)，其厚度為464mm；側(cè)板使用Q235的鋼板，鋼板的厚度為12m。</p><p>　　圖2 驢頭結(jié)構(gòu)工程圖</p><p><b>　　3.2 游梁</b></p><

52、;p>　　游梁是一種扛桿，它是抽油機(jī)的主要承載構(gòu)件，也是抽油機(jī)最大應(yīng)力出現(xiàn)的構(gòu)件，對(duì)游梁的設(shè)計(jì)主要考慮其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)在常規(guī)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，游梁的結(jié)構(gòu)只有兩種，一種是箱形結(jié)構(gòu)（用于重型抽油機(jī)），另一種H型結(jié)構(gòu)（用于中型或輕型抽油機(jī)），對(duì)于重型抽油機(jī)，其游梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖（a）所示，對(duì)于輕型或中型抽油機(jī)，其游梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖（b）所示，本次設(shè)計(jì)采用箱形結(jié)構(gòu)。游梁的高度為。翼板、側(cè)板使用Q235的鋼板. 鋼板厚度分別為和.各游

53、梁一般焊有加強(qiáng)板和吊耳等附件。</p><p>　　圖3 游梁結(jié)構(gòu)工程圖</p><p><b>　　3.3 橫梁及連桿</b></p><p>　　3.3.1 橫梁的結(jié)構(gòu) </p><p>　　橫梁及連桿可分為兩種結(jié)構(gòu)：一種是將橫梁和連桿制造在一起，其特點(diǎn)是連接件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用在小型抽油機(jī)中，它由改變后臂長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)

54、沖程長(zhǎng)度。另一種結(jié)構(gòu)是單獨(dú)橫梁，用于一般大型抽油機(jī)中，它由改變曲柄和連桿的連接點(diǎn)位置來(lái)調(diào)節(jié)沖程長(zhǎng)度。</p><p>　　橫梁是連桿和游梁連接的中間部件。動(dòng)力經(jīng)過(guò)橫梁才能帶動(dòng)游梁作搖擺運(yùn)動(dòng)，橫梁的形式有三種：直形橫梁、船形橫梁和翼形橫梁。其中船形橫梁的橫梁和連桿連接點(diǎn)與橫梁和游梁連接點(diǎn)在同一水平線上，增加了連桿和橫梁的剛性，并改善了連接銷(xiāo)軸的工作條件。翼形橫梁連桿彎曲與橫梁成為一體，直接與游梁連接，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連

55、接零件少，多用在輕型游梁式抽油機(jī)上。</p><p><b>　　3.3.2 連桿</b></p><p>　　連桿一般都用無(wú)縫鋼管制成，兩端焊有連桿頭。正常工作時(shí)，上端連桿頭和橫梁無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，用銷(xiāo)子相連。下端連桿頭和曲柄用曲柄銷(xiāo)子連接，在連桿銷(xiāo)處安有滾動(dòng)軸承。曲柄銷(xiāo)子和曲柄間一般用圓錐面相連，在銷(xiāo)子頭上用螺母固死銷(xiāo)子和曲柄，在曲柄上有3~4個(gè)錐孔，用以改變沖程長(zhǎng)度。&l

56、t;/p><p>　　3.4 曲柄平衡裝置</p><p>　　抽油機(jī)的平衡歷來(lái)是被許多學(xué)者和現(xiàn)場(chǎng)工作人員所關(guān)注，因?yàn)槠胶獾暮脡闹苯佑绊懗橛蜋C(jī)的能耗和壽命。對(duì)于游梁式抽油機(jī)而言，平衡可分為機(jī)械平衡和氣動(dòng)平衡，機(jī)械平衡也有曲柄平衡、游梁平衡及復(fù)合平衡之分。從平衡效果來(lái)看，游梁平衡最好，復(fù)合平衡次之，曲柄平衡最差，但從安全性來(lái)考慮，則正好相反。從現(xiàn)場(chǎng)使用的情況來(lái)看，輕型抽油機(jī)使用游梁平衡，中型抽油

57、機(jī)使用曲柄平衡，重型抽油機(jī)則使用復(fù)合。平衡重，裝在曲柄上，類型較多，目前廣泛使用的有兩種，一種為一般偏心重結(jié)構(gòu)，另一種為扇形結(jié)構(gòu)。偏心重結(jié)構(gòu)制造容易，但調(diào)整較困難，而扇形結(jié)構(gòu)調(diào)整較方便，當(dāng)需將偏心塊調(diào)整到某位置時(shí)，可將圓曲柄旋轉(zhuǎn)，使要調(diào)的位置在最下方，松開(kāi)固緊螺釘后，扇形平衡重沿導(dǎo)軌自動(dòng)落到要調(diào)的位置。為了調(diào)整方便及安全，在兩種曲柄上都有導(dǎo)軌及擋塊，固緊螺釘即使松開(kāi)，也不會(huì)是偏心重落下。本次設(shè)計(jì)中采用的是偏心重結(jié)構(gòu)的曲柄。本次設(shè)計(jì)按照此

58、原則進(jìn)行，只是在重型抽油機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中盡量多采用曲柄平衡，主要是因?yàn)楹?jiǎn)化結(jié)構(gòu)，便于各個(gè)模塊之間的相互組裝，以最少的模塊來(lái)組裝出最多的抽油機(jī)，從而工裝夾具的設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的出口競(jìng)爭(zhēng)力。曲柄的寬度為550mm。曲柄的長(zhǎng)</p><p>　　圖4 曲柄平衡裝置結(jié)構(gòu)工程圖</p><p><b>　　3.5 減速箱</b></p><p&g

59、t;　　一般使用的減速箱多數(shù)為兩極齒輪式，傳動(dòng)比i=25～40左右，在個(gè)別情況下也有使用一級(jí)齒輪減速箱或鏈輪減速箱。由于工作載荷大，一般小功率時(shí)采用斜齒，大功率時(shí)采用人字齒，并開(kāi)始使用圓弧齒輪。減速箱采用圓弧齒輪后，其承載能力比相同參數(shù)的漸開(kāi)線齒輪減速箱體積有所減少，這樣也給抽油機(jī)其它部件尺寸的縮小創(chuàng)造了條件。本次設(shè)計(jì)中選用的減速箱就是這種類型。其型號(hào)為：ZLH—1000。減速器的額定扭矩為105 KN .m</p>&l

60、t;p><b>　　3.6 剎車(chē)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　剎車(chē)裝置安裝在減速器的高速軸上，起制動(dòng)作用。它的結(jié)構(gòu)型式有內(nèi)漲式和外抱式兩種，內(nèi)漲式剎車(chē)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但制動(dòng)力矩大，外抱式則正好相反。剎車(chē)機(jī)構(gòu)是一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將人力傳遞給剎車(chē)裝置，并進(jìn)行必要的放大，使之符合制動(dòng)力矩的要求。本次設(shè)計(jì)采用外抱式剎車(chē)裝置。</p><p><b>　　3.7

61、支架</b></p><p>　　支架的主要作用是支承游梁，其高度必須滿足抽油機(jī)的沖程長(zhǎng)度、井口高度及懸繩器的正常工作需要。支架與游梁、連桿、曲柄及底座一起構(gòu)成抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，保證抽油機(jī)的正常工作。支架的結(jié)構(gòu)型式有兩種，一種是四腿支架，它主要由角鋼焊接而成，其特點(diǎn)是制造方便，剛度大，但體積大，運(yùn)輸困難，國(guó)內(nèi)的常規(guī)抽油機(jī)和部分偏置抽油機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)的支架；（對(duì)于重型油機(jī)尤其突出），另一種是三腿支架，

62、它是用工字鋼和槽鋼組焊而成，它的特點(diǎn)是開(kāi)度大，運(yùn)輸方便，但安裝困難；其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)它的后腿與減速器座相聯(lián)時(shí)，使底座不受彎曲應(yīng)力的作用，從而保證底座不會(huì)出現(xiàn)斷裂的情況。國(guó)內(nèi)的部分偏置抽油機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)的支架，國(guó)外的常規(guī)抽油機(jī)和偏置抽油機(jī)均使用三腿支架。本次設(shè)計(jì)的支架采用的是三腿結(jié)構(gòu), 支架前面的兩個(gè)主腿和后腿均采用兩個(gè)槽鋼對(duì)焊，并間斷補(bǔ)強(qiáng)，制作時(shí)，將前腿和后腿分開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)將支架后腿按要求組裝并鎖緊即可。</p><

63、;p>　　圖5 支架結(jié)構(gòu)工程圖</p><p><b>　　3.8 底座</b></p><p>　　底座的作用是承受整個(gè)抽油機(jī)及懸點(diǎn)載荷的全部重量，并使抽油機(jī)的支架、減速器及電動(dòng)機(jī)裝置連成一體。底座有門(mén)型和T型兩種，國(guó)內(nèi)常規(guī)抽油機(jī)和部分偏置抽油機(jī)采用門(mén)型底座，部分偏置抽油機(jī)采用T型底座。本次設(shè)計(jì)采用T型底座，這種底座的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性能好，尤其是超重型抽油機(jī)，必

64、須采用這種結(jié)構(gòu)的底座。底座上焊有減速器座和電動(dòng)機(jī)座，一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)座有兩種布置方式，一種是直接在底座的主梁上焊接電動(dòng)機(jī)導(dǎo)軌，它的特點(diǎn)是抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但耗材多；另一種是用不同的型鋼單獨(dú)制作一個(gè)電動(dòng)機(jī)座，然后將該座焊接或鉚接在主座上，它的特點(diǎn)是節(jié)省材料。對(duì)于雨多的地區(qū)，還應(yīng)當(dāng)防止電動(dòng)機(jī)淹水的現(xiàn)象產(chǎn)生，為此，本次設(shè)計(jì)將電動(dòng)機(jī)座抬高500～1000㎜，對(duì)于少雨地區(qū)，可將電動(dòng)機(jī)座放置到與主底座對(duì)齊的位置。</p><p&g

65、t;　　圖6 底座結(jié)構(gòu)工程圖</p><p>　　3.9 皮帶傳動(dòng)裝置</p><p>　　皮帶傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)傳遞給減速器，并作適當(dāng)?shù)臏p速，主要有大皮帶輪、小皮帶輪及三角膠帶組成。選用皮帶時(shí)，本設(shè)計(jì)用普通D型三角膠帶，至于三角膠帶的根數(shù)則視其傳遞的功率而定，長(zhǎng)度則根據(jù)電動(dòng)機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)確定，每一種型號(hào)的抽油機(jī)配備有三個(gè)不同直徑的小皮帶輪，以滿足抽油機(jī)三個(gè)不同沖次數(shù)的需要

66、，大皮帶輪則是每一種型號(hào)的減速器配備一個(gè)。</p><p>　　3.10 鋼絲繩和懸繩器</p><p>　　懸繩器是連接光桿的吊繩的部件，鋼絲繩是用多層股（不旋轉(zhuǎn)）鋼絲繩，規(guī)格為32mm，其公稱抗拉強(qiáng)度為1550 N/mm2。 </p><p><b>　　3.11 電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　抽油機(jī)的動(dòng)力源有

67、：柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)等，其中柴油機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于電力供應(yīng)緊張或電力難以送達(dá)的邊緣或偏辟地區(qū)，大多油田均使用電動(dòng)機(jī)。本次設(shè)計(jì)的抽油機(jī)動(dòng)力源使用電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為Y315S-8(55KW 740rpm)。 </p><p><b>　　3.12 軸承座</b></p><p>　　每一臺(tái)抽油機(jī)有三個(gè)軸承座，即中央軸承座、尾軸承座和曲柄銷(xiāo)軸承座，根據(jù)抽油機(jī)的

68、不同型號(hào)，共有5 種同一型號(hào)、不同規(guī)格的軸承座，具體型號(hào)見(jiàn)SY/T 5795—93《游梁式抽油機(jī)安裝尺寸、易損件配合尺寸》標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　圖圖8 API常規(guī)型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1——驢頭；2——游梁；3——橫梁；4——連桿；5——曲柄裝置；6——減速器；7——電動(dòng)機(jī)裝置；8——?jiǎng)x車(chē)機(jī)構(gòu)；9——底座；10——支架；11——懸繩器；12——光桿卡瓦；13——吊

69、繩</p><p>　　4 游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)和分類</p><p>　　抽油設(shè)備的功用就是從一定的井深抽出一定數(shù)量的原油，所以，井深和產(chǎn)量就標(biāo)志著抽油設(shè)備的工作范圍。為了達(dá)到這兩個(gè)指標(biāo)，對(duì)游梁式抽油機(jī)的工作能力提出了各方面的要求，這就是游梁式抽油機(jī)的基本參數(shù)：</p><p>　　抽油機(jī)的的參數(shù)主要是：懸點(diǎn)額定載荷、沖次數(shù)和光桿沖程，由于這三個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的，分別

70、代表抽油機(jī)主要性能指標(biāo)，故我們稱之為基本參數(shù)；另外，抽油機(jī)減速器的額定扭矩、電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，也是其重要的技術(shù)參數(shù)，但它們不是獨(dú)立的，而是由抽油機(jī)的基本參數(shù)決定的，故我們稱之為總體參數(shù)。在規(guī)劃這些參數(shù)的過(guò)程中，額定懸點(diǎn)載荷根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)提供的公稱尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行公制轉(zhuǎn)換、圓整即可；對(duì)于一臺(tái)抽油機(jī)而言，一般有三到四個(gè)沖程，其中最大的光桿沖程可以依照API標(biāo)準(zhǔn)提供的公稱尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行公制轉(zhuǎn)換、圓整，其它幾個(gè)沖程則要根據(jù)計(jì)算求得。計(jì)算的論據(jù)是既

71、要符合制造要求，又要滿足沖程梯度的變化，即符合不同型號(hào)的抽油機(jī)最大沖程的變化規(guī)律。單一的沖次數(shù)決定了抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)決定了抽油機(jī)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)載荷，在規(guī)劃抽油機(jī)的沖次數(shù)時(shí)，主要是考慮抽油機(jī)的平均抽吸速度，其值在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，并且隨著沖程的增加而增大。減速器的額定扭矩依照API標(biāo)準(zhǔn)提供的公稱尺寸數(shù)據(jù)，進(jìn)行公制轉(zhuǎn)換、圓整，并且符合SY5044-2000《游梁式抽油機(jī)》的要求。</p><p>　　4.1

72、驢頭懸點(diǎn)（掛抽油桿處）的最大允許載荷</p><p>　　它主要取決于抽油桿柱和油柱的重量，實(shí)際上的它表明在一定的抽油桿和抽油泵泵徑組合時(shí)的最大下泵深度（或井深）。目前，懸點(diǎn)的最大允許載荷從5~8KN到150~280KN。</p><p>　　根據(jù)懸點(diǎn)最大允許載荷Q的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種：</p><p>　　輕型…………………………….</p&g

73、t;<p>　　中型……………………………</p><p>　　重型…………………………….</p><p>　　4.2 懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度</p><p>　　它主要決定于抽油機(jī)的產(chǎn)量以及抽油機(jī)的基本尺寸和重量。石油礦場(chǎng)上，應(yīng)用的懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度從0.3到10米，而用的最廣泛的在六米以下。</p><p>　　根據(jù)懸點(diǎn)最大沖程的

74、變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種：</p><p>　　短沖程 ………………………. </p><p>　　中等沖程 ……………………. </p><p>　　長(zhǎng)沖程 ………………………. </p><p>　　超長(zhǎng)沖程 …………………….</p><p>　　4.3 懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)</p><

75、p>　　它表明抽油機(jī)的抽汲工況.最大沖程次數(shù)和最大沖程長(zhǎng)度一起,確定了抽油機(jī)的最大產(chǎn)量(當(dāng)泵徑一定時(shí))。目前，實(shí)際應(yīng)用的懸點(diǎn)最大沖程次數(shù)從2~4min到20 min。因?yàn)椋橛蜅U的折斷系數(shù)和沖程次數(shù)成正比，所以限制了沖次的進(jìn)一步提高。</p><p>　　根據(jù)懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種：</p><p>　　低沖次………………………..</p>

76、<p>　　中等沖次……………………..</p><p>　　高沖次………………………..</p><p>　　4.4 減速箱曲柄最大允許扭矩</p><p>　　它和上述三個(gè)基本參數(shù)間存在一定的關(guān)系，特別是和懸點(diǎn)最大沖程長(zhǎng)度成正比。即越大，也越大。同時(shí)，曲柄的最大允許扭矩確定了減速箱的尺寸和重量。</p><p>　　根據(jù)減速箱

77、曲柄最大允許扭矩的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種：</p><p>　　小扭矩………………………</p><p>　　中等扭矩……………… ….</p><p>　　大扭矩………….. …………</p><p>　　超大扭矩……………… …</p><p>　　如果將扭矩和沖程次數(shù)兩個(gè)基本參數(shù)相乘，就可得到抽油機(jī)單位

78、時(shí)間（一分鐘內(nèi)）所需的功率。所以，也可根據(jù)抽油機(jī)所需的功率把它分為以下幾種：</p><p><b>　　小功率…………….</b></p><p><b>　　中等功率………….</b></p><p><b>　　大功率…………….</b></p><p><b>

79、;　　超大功率………….</b></p><p>　　上面，我們根據(jù)抽油機(jī)的四個(gè)基本參數(shù)和最大功率對(duì)它進(jìn)行分類，以便于抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。此外，抽油機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為：前置式和后置式。按平衡方式的不同可分為：機(jī)械平衡和氣動(dòng)平衡。機(jī)械平衡需要金屬多，調(diào)整不方便，但結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，是目前應(yīng)用最多的一種。氣動(dòng)平衡重量輕，調(diào)整方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于重型長(zhǎng)抽油機(jī)。</p><p>　　為了能對(duì)

80、游梁式抽油機(jī)正確的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)，首先必須研究上述的四個(gè)基本參數(shù)的大小和變化規(guī)律；最后，根據(jù)油田生產(chǎn)實(shí)際給定的條件對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)。 </p><p>　　CYJRM912D-365-192HB型偏置抽油機(jī)各字母和數(shù)字所代表的意義：</p><p>　　CYJ—游梁抽油機(jī)的代號(hào)，RM—偏置型，D—雙圓弧齒輪減速器，365/160—驢頭懸點(diǎn)的最大載荷為36500LbS/160K

81、N，192In/—光桿最大沖程長(zhǎng)度，912—減速箱曲柄最大允許扭矩為912000InLbs/，H—減速箱為點(diǎn)嚙合圓弧齒輪傳動(dòng)型，B—曲柄平衡。它屬于重型、長(zhǎng)沖程、中等沖次、超大扭矩型的抽油機(jī)。</p><p>　　5 偏置抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5.1 CYJRM912D-365-192抽油機(jī)的計(jì)算參數(shù)</p><p>　　曲柄半徑(R)為：1.145

82、(米)</p><p>　　連桿長(zhǎng)(P)為：4.345 (米)</p><p>　　游梁前臂(A)長(zhǎng)為：4.360 (米)</p><p>　　游梁后臂(C)長(zhǎng)為：3.000 (米)</p><p>　　曲柄回轉(zhuǎn)中心至中心軸承的垂直距離（H—G）為：4.140 (米)</p><p>　　曲柄回轉(zhuǎn)中心至中心軸承的

83、水平距離（I）為：4.140 (米)</p><p>　　游梁的最大擺角：Ψ=48.173 （度）</p><p>　　沖程：s=3.666(米)；沖次：8（/分）；泵徑：38（厘米）</p><p>　　偏置角（τ）：-9 (度)</p><p>　　懸點(diǎn)載荷：190（千牛）；電動(dòng)機(jī)的額定功率：55（千瓦）</p><p

84、>　　偏置型抽油機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下所示，其中已知條件為：曲柄半徑R，連桿長(zhǎng)度P，游梁后臂長(zhǎng)度C，游梁前臂長(zhǎng)度A，減數(shù)器輸出中心到支架軸承中心的水平距離I，減數(shù)器輸出中心到支架軸承中心的垂直距離（H-G），沖次數(shù)n，減速器的額定扭矩T，電動(dòng)機(jī)的額定功率。</p><p>　　圖9 偏置型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　5.2 幾何計(jì)算</b>

85、</p><p>　　根據(jù)圖中的符號(hào)定義，則有：</p><p><b>　　5.2.1 計(jì)算β</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中： （2）</p&

86、gt;<p>　　， （3）</p><p><b>　　5.2.2 計(jì)算</b></p><p><b>　　（4）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（6）</b&

87、gt;</p><p><b>　　5.2.3 計(jì)算</b></p><p><b>　　（7）</b></p><p><b>　　5.1.4 計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b&

88、gt;　　5.2.5 計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　5.2.6 計(jì)算沖程長(zhǎng)度S</p><p><b>　　（10）</b></p><p>　　其中： （11）&

89、lt;/p><p><b>　　（12）</b></p><p><b>　　5.3 運(yùn)動(dòng)計(jì)算</b></p><p>　　5.3.1計(jì)算懸點(diǎn)的速度</p><p>　??； （13）</p><p

90、><b>　　（14）</b></p><p><b>　?。?5）</b></p><p><b>　　（16）</b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p>　　5.3.2 計(jì)算懸點(diǎn)的加速度</p><

91、p><b>　?。?8）</b></p><p><b>　　（19）</b></p><p><b>　?。?0）</b></p><p><b>　　（21）</b></p><p><b>　?。?2）</b></p

92、><p><b>　　作表1,其內(nèi)容為。</b></p><p>　　表1 抽油機(jī)具體參數(shù)值</p><p>　　圖10 加速度隨θ變化的曲線圖</p><p>　　懸點(diǎn)的理想加速度曲線類似于余旋函數(shù)，懸點(diǎn)實(shí)際加速度隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的曲線與理想的加速度曲線基本一致。</p><p><b>

93、;　　5.4 工藝計(jì)算</b></p><p>　　5.4.1 假設(shè)條件</p><p>　?、拧⑤d荷或力的單位均按KN或N計(jì)算;</p><p>　?、?、抽油桿的密度取7850；油液的密度為850；</p><p><b>　　⑶、泵的沉沒(méi)度；</b></p><p>　　⑷、不考慮

94、抽油桿工作中的彈性伸長(zhǎng)；</p><p>　　⑸、不考慮由于油管內(nèi)徑與柱塞直徑的不同而引起的加速度變化。</p><p>　　5.4.2 符號(hào)定義</p><p>　　——抽油桿的名義載荷值，單位為“噸力”；</p><p>　　——上沖程靜載荷（KN）;</p><p>　　——下沖程靜載荷（KN）;</p&g

95、t;<p>　　——抽油桿的截面積（）;</p><p>　　——抽油泵的截面積（）;</p><p><b>　　——油液的密度;</b></p><p><b>　　——抽油桿的密度;</b></p><p>　　d——抽油泵的直徑（cm）;</p><p>

96、;　　——抽油桿的直徑（cm）;</p><p>　　L——下泵深度（m）;</p><p>　　Q單井日產(chǎn)液量（t/d）;</p><p>　　5.4.3 計(jì)算過(guò)程中常用的數(shù)據(jù)表</p><p>　　表2 泵徑及其截面積</p><p>　　表3 抽油桿的直徑及其截面積</p><p>　

97、　表4 API抽油桿尺寸組合表</p><p>　　5.4.4 計(jì)算在給定的泵徑、沖程和沖次下的最大下泵深度</p><p>　?。?）初步確定上沖程的靜載荷</p><p><b>　　（23）</b></p><p>　　式中：—上沖程的最大加速度，，向上為正</p><p>　?。?）計(jì)算

98、抽油桿的當(dāng)量截面積</p><p><b>　?。?4）</b></p><p>　　式中：——各抽油桿的面積；—各抽油桿的比例；</p><p>　　（3）計(jì)算最大下泵深度</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　將計(jì)算的圓整到一個(gè)偏小值（最小圓整

99、單位為50m），確定L。</p><p>　?。?）重新計(jì)算，計(jì)算</p><p><b>　?。?6）</b></p><p><b>　　（27）</b></p><p>　　5.4.5 計(jì)算單井理論日產(chǎn)液量Q</p><p>　　t/d

100、 （28）</p><p>　　5.4.6 計(jì)算工作扭矩、平衡扭矩、凈扭局及偏置角</p><p>　　TN＝TW－TR （29）</p><p>　　由于

101、： （30）</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　故有： （32）</p><p>　　式中：—扭矩因素；其值為：

102、 （33）</p><p><b>　　—懸點(diǎn)載荷值；</b></p><p>　　上沖程 （34）</p><p>　　下沖程 （35）</p><p>

103、　　M—平衡扭矩，調(diào)試值；</p><p>　　τ—偏置角，調(diào)試值；</p><p>　　在計(jì)算過(guò)程中，通過(guò)調(diào)試M及τ，使計(jì)算出來(lái)的凈扭矩TN滿足下述約束條件：</p><p>　　⑴、的正、負(fù)最大值均小于減速器的額定扭矩值；</p><p>　?、?、的負(fù)值應(yīng)盡量小些；</p><p>　　⑶、上下沖程分別出現(xiàn)兩個(gè)的正

104、峰值，其大小應(yīng)相等；</p><p><b>　?、取⒌木礁钚?。</b></p><p>　　如果計(jì)算出來(lái)的最大凈扭矩TN大于選定減速器的額定扭矩TE，則令：</p><p>　　，，重復(fù)上述步驟，直到滿足要求為止。</p><p>　　5.4.7 算實(shí)際沖程和實(shí)際產(chǎn)量</p><p><

105、;b>　　（36）</b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p><b>　　（38）</b></p><p>　　t/d （39）</p><p><b>　　式中： ，

106、，，</b></p><p>　　5.4.8 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　式中：—凈扭矩的均方根值，可按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的總效率，可取0.6

107、</p><p>　　如果計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)功率P大于選定電動(dòng)機(jī)的額定功率，則令</p><p><b>　?。?2）</b></p><p><b>　　（43）</b></p><p>　　重復(fù)上述步驟，直到滿足要求為止。</p><p><b>　　作表5其內(nèi)容為

108、值。</b></p><p>　　表5 以下是各扭矩計(jì)算結(jié)果</p><p>　　圖11 工作扭矩、平衡扭矩、凈扭矩圖</p><p><b>　　以下是重要計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　游梁的最大擺角為： 48.173（度）</p><p>　　理論沖程：

109、 3.6(米)</p><p>　　實(shí)際沖程： 1.1324 (米)</p><p>　　上沖程的最大加速度Aa為： 0.839987（米/秒2）</p><p>　　上沖程最大加速度位置： 15.0（度）附近</p><p>　　最大下泵深度H為： 4164.36（米）</

110、p><p>　　日產(chǎn)油量為： 47.894 (t/d)</p><p>　　實(shí)際產(chǎn)量為： 14.794 (t/d)</p><p>　　最大掛重： 14903.3（公斤）</p><p>　　計(jì)算電機(jī)功率為： 55.000（千瓦）</p><p&

111、gt;　　最大載荷： 17128.8（公斤）</p><p>　　最大平衡扭矩為 230.60 （千牛米）</p><p>　　最大凈扭矩為： 70.87 （千牛米）</p><p>　　均方根扭矩為： 39.39 千牛米）</p><p>　　5.5 主要構(gòu)件的

112、受力計(jì)算</p><p>　　5.5.1 建立力學(xué)模型</p><p>　　圖12 偏置式抽油機(jī)受力分析簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　5.5.2 計(jì)算</b></p><p><b>　?。?4）</b></p><p><b>　　（45）</b>

113、;</p><p><b>　　（46）</b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p><b>　　（48）</b></p><p><b>　?。?9）</b></p><p><b>　　（50

114、）</b></p><p>　　5.5.3 計(jì)算工作扭矩</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　（51）</b></p><p>　　從上面的一系列受力計(jì)算公式中可以看出：</p><p>　　1）懸點(diǎn)載荷是對(duì)各桿件和節(jié)點(diǎn)受力大小影

115、響最大的因數(shù)。因?yàn)閼尹c(diǎn)載荷是變化的，所以各個(gè)桿件和節(jié)點(diǎn)的受力也是變化的。</p><p>　　2）因?yàn)樵谑芰τ?jì)算公式中包括各個(gè)桿件長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)角及懸點(diǎn)的加速度，所以，各桿件和節(jié)點(diǎn)的受力大小在一定程度上取決于抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　作表6,其內(nèi)容為。</b></p><p>　　表6 各桿件及節(jié)點(diǎn)的受力值</p>

116、<p>　　5.6 Ｖ帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）V帶傳動(dòng)比為：i==3.19 i為減速器減速比。</p><p><b>　　（2）確定計(jì)算功率</b></p><p>　　式中為工況系數(shù)，為電機(jī)輸出功率</p><p><b>　　（3）選擇帶型號(hào)</b></p&g

117、t;<p>　　根據(jù) ，查表初步選用D型帶。 </p><p>　　（4）選取帶輪基準(zhǔn)直徑 、</p><p>　　查表選取小帶輪基準(zhǔn)直徑，</p><p>　　則大帶輪基準(zhǔn)直徑 式中為帶的滑動(dòng)率，通常取（1%～2%）,查表后取 。</p><p>&l