抽油機(jī)實驗平臺與電氣控制設(shè)計

1、抽油機(jī)實驗平臺與電氣控制設(shè)計,指導(dǎo)教師：曹立文 學(xué)生姓名：閆方明,,常規(guī)游梁式抽油機(jī)不足之處,1.游梁式抽油機(jī)是一種帶有沖擊性的周期交變載荷，起動轉(zhuǎn)矩大，在一個周期內(nèi)負(fù)載波動很大，而電機(jī)在運(yùn)行過程中大多數(shù)又處于輕載狀態(tài)，所以工作效率不高。2.在換向過程中懸點加速度比較大。抽油桿在運(yùn)行過程中彈性變形是很明顯的，在換向時變形就更大，進(jìn)而減少了實際行程，從而降低效率3.

2、沖程較短。 4.能源消耗,改進(jìn)措施,開發(fā)新型節(jié)能抽油機(jī)，提高抽油機(jī)本身的機(jī)械效率，改善供電線路的布置情況等。即本文所設(shè)計的節(jié)能型無游梁式抽油機(jī)。,總體方案,電機(jī)選型,目前電機(jī)大體分成此三種：三相異步電動機(jī)、直流電機(jī)以及開關(guān)磁阻電動機(jī)。對于這三種電機(jī)進(jìn)行性能分析。開關(guān)磁阻電機(jī)可長期在低速運(yùn)行，而且效率不會低于85％，壽命長，幾乎不需要維護(hù)。最后確定電機(jī)為開關(guān)磁阻電動機(jī)。適合頻繁正反轉(zhuǎn)，適合頻繁啟停，適合帶載啟動，

3、過載能力高。開關(guān)磁阻電機(jī)可長期在低速運(yùn)行，而且效率不會低于85％，壽命長，幾乎不需要維護(hù)。,電機(jī)選型,懸點靜載荷計算： 抽油桿向上運(yùn)動時懸點靜載荷： 抽油桿向下運(yùn)動懸點靜載荷：,電機(jī)選型,懸點動載荷計算配重塊向上運(yùn)動時慣性載荷：配重塊向下運(yùn)動時慣性載荷：,電機(jī)選型,做出懸點載荷曲線圖如下,電機(jī)選型,電機(jī)上最大的載荷為：電機(jī)功率為：所以選用的開關(guān)磁阻電機(jī)的型號為SRM1-180L-10，額定功率15

4、KW，額定轉(zhuǎn)矩143.2N.M,額定電流32.2A，額定效率94.84％，調(diào)速范圍50-2000r/min，過載倍數(shù)1.6，轉(zhuǎn)動慣量0.0565KG.m²,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,結(jié)構(gòu)分析可知，其重量是抽油桿和所抽油液的質(zhì)量之和的二分之一：因為在不同工作環(huán)境下（如油液的密度不同等），所需要的配重質(zhì)量會有變化，所以在設(shè)計時，選用了方便添加和拆卸的配重塊，用連接板將主副配重塊相連接，配重塊通過制造加工，這種配重塊常用的是15kg每個，

5、在這里本設(shè)計也采用15kg的游離配重塊。,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,配重塊導(dǎo)向輪設(shè)計：,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,配重塊導(dǎo)向輪設(shè)計： 強(qiáng)度校核：軸中間：M=25×103×45=115875N.mm,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,配重塊導(dǎo)向輪設(shè)計：導(dǎo)向輪軸得抗彎截面系數(shù)為：在設(shè)計中導(dǎo)向輪軸得直徑為40mm，帶入公式得W=×3.14×=6280mm³最大彎曲正應(yīng)力為：彎矩得條件公式

6、為：,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,配重塊導(dǎo)向輪設(shè)計：該輪軸得材料選用得是45號鋼進(jìn)行正火處理，通過查找機(jī)械設(shè)計手冊表10-2得，該軸得許用應(yīng)力為196MPa，由上面的公式可知 ，強(qiáng)度滿足要求。,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,由于配重塊的運(yùn)動是上下往復(fù)運(yùn)動，所以配重塊的導(dǎo)向部分要有一定的緩沖最用，本設(shè)計選用的是彈簧進(jìn)行緩沖。,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,彈簧的選擇：首先確定彈簧尺寸：直徑：d=4mm中經(jīng)：D2=25mm內(nèi)徑：D1=21mm外徑：D=29mm。自由高度

7、：彈簧指數(shù)：節(jié)距：工作過程中彈簧絲截面的最大剪切力為：,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,當(dāng)軸向力最大時，切應(yīng)力得截面應(yīng)為橢圓截面，對曲度系數(shù)Ks進(jìn)行修正得到K1：彈簧絲的強(qiáng)度條件： 即帶入相關(guān)參數(shù)得到 d2.4mm,配重塊結(jié)構(gòu)設(shè)計,最后本設(shè)計決定采用得彈簧規(guī)格為：d=3，D2=25mm，有效圈數(shù)為8圈。自由高度為84.5mm。又因為此彈簧是兩端固定的，則細(xì)長比b應(yīng)大于等于5

8、.3，而此彈簧的細(xì)長比b=H0/D2=3.35，于是它的穩(wěn)定性滿足需求，不必校核了。,上下接近開關(guān),原實驗平臺采用紅外線感測式接近開關(guān)，此類接近開關(guān)在非感應(yīng)裝置經(jīng)過時也會觸發(fā)，給PLc發(fā)送信號，進(jìn)而影響抽油動作。現(xiàn)采用霍爾式接近開關(guān)，磁力觸發(fā)，是接近開關(guān)的觸發(fā)具有唯一性。,上下接近開關(guān),上下行程開關(guān),原實驗平臺上無行程開關(guān)（位置開關(guān)），當(dāng)接近開關(guān)意外失靈，會造成電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)平臺加上直動式行程開關(guān)，起到限位的作用，用折彎的鐵片作為連