弯游梁式抽油机设计毕业论文.doc

弯游梁式抽油机设计毕业论文目 录1 绪论 11.1 概述 11.2 国研究现状 12 整体设计与计算 32.1 整体方案的确定 32.2 机构尺寸设计 33 抽油机的运动分析 63.1 抽油机的运动分析方法 63.2 原理部分 63.3 悬点位移分析 73.3 悬点速度 73.4 悬点加速度 84 抽油机运动部件的受力分析 114.1 抽油机悬点载荷的计算 114.1.1 悬点静载荷 114.1.2 悬点动载荷 164.1.3 悬点最大载荷与最小载荷的计算 184.2 四连杆机构的受力分析 194.2.1 连杆力 195 抽油机的平衡分析 215.1 平衡重的设计 215.1.1 游梁式抽油机的平衡原理 215.1.2 平衡准则 215．1．3 机械平衡重的计算 225．2 减速器扭矩计算 236 抽油机动力装置的选择 266．1 电动机的选择 266．2 抽油机的传动设计 276．2．1 减速器的设计 276．2．2 齿轮的设计计算 296．2．3 带传动设计 387 主要零部件的设计 407.1驴头 407.2 游梁 407.3 横梁 407.4 连杆和曲柄销 407.5 曲柄和平衡块 417.6 支架 417.7 制动装置 417.8 钢丝绳和悬绳器 418 抽油机主要零件强度校核 428．1 游梁 428．1．1 选择游梁的材料 428．1．2 强度校核 438．2 连杆的强度计算 448．2．1 连杆静强度计算 448．2．2 连杆疲劳强度计算 448．3 曲柄销强度校核 458．3．1 曲柄销材料选择 458．3．2 强度校核 468．4 支架轴承校核 47结论 48 .专业.专注. 1 绪论1.1 概述机械采油是世界石油工业中应用最广泛的开采技术和方法，其中以游梁式抽油机为主要采油设备，常规游梁式抽油机出现最早、应用最广，但受其结构限制，该机平衡效果不佳，能耗大，冲程短，泵效低。

随着市场经济的迅猛发展，特别是近年来对节能、深抽油等方面的要求日益迫切，常规游梁式抽油机越来越不适应田生产的需要，为此，国外许多石油科技人员在常规抽油机的基础上进行了大量的研究，退出了一些节能型、长冲程等新型抽油机同时，根据我国油田的具体情况，原油含水率的不断上升，油层压力和油井动液面的逐渐下降，为了保持原油稳产，即原油产量不随含水率的升高而递减，必须加大采液量，这样采油成本也相应提高因此，要求采油设备不仅能满足“深抽、大排量”提液的工艺要求，而且要求抽油机有长冲程，大负荷，耗能低，体积小，重量轻等性能特点来满足日益发展的油田开发的需要，这就需要选用高效节能的抽油机然而大量正在使用的抽油机的主流品种仍然是常规抽油机和异相曲柄平衡抽油机，这些数以万计的游梁式抽油机完成了80％以上的采油量，如果将这些抽油机进行简单的改造，使之成为节能更好的抽油机，将会给油田带来可观的经济效益1.2 国研究现状目前，国外油田大多数用的是游梁式抽油机.常规游梁式抽油机以其结构简单耐用、操作方便、维修费用低等明显优势,而区别于其它抽油机类型,一直以来占据着有杆泵采油地面设备的主导地位但它也有缺点：高能耗；驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果差、效率较低。

作为开采石油的主要结构抽油机为中国石油的产量的提高而服务的，在很大程度上可以促进国民经济发展，抽油机性能的好坏，在很大程度上决定着抽油效率，产量，间接的影响着国民经济收入，因此抽油机的性能好坏就显的很重要弯游梁式抽油机是在常规抽油机的基础上开发出的一种新的节能型游梁式抽油机与双驴头抽油机相比，虽然弯游梁式抽油机的节能性略低，但减少了由于柔性驱动绳的疲劳寿命限制和变径圆弧游梁制造和安装困难造成的较高维护使用成本它具有结构简单、能耗低等优点，特别适合于“小泵深抽” 的油井工况对于重型抽机的设计与制造，采用“弯游梁平衡”技术，不仅可以降低抽油机的能耗，还可以减小连杆、曲柄销的受力，改善抽油机运行状况自从弯游梁抽油机问世以后，迅速在新 .专业.专注. 疆、吐哈及华北油田等推广应用该项是一种适合于油田石油开采的新型采油设备，也可以应用在其它行业作为抽水和提液作业的机械设备使用是一种综合性能优良的节能型新产品它以常规游梁式油机为基础模型，对其进行了关键性的技术变革，把游梁尾部制造成弯曲形状，并在其上增加位置和数量均可以调整的游梁平衡和曲柄平衡从而降低动力机配置，达到节能目的；同时平衡效果的提高，也改善了整机的受力状况，消除了交变载荷幅度大对部分结构件的严重影响。

2 整体设计与计算 2.1 整体方案的确定目前，我国有些油田进入中后期开发阶段，随着原油含水率的不断上升，油层压力和油井动液面的逐渐下降，为了保持原油稳产，即原油产量不随含水率的升高而递减，必须加大采液量，这样采油成本也相应提高因此，要求采油设备不仅能满足“深抽、大排量”提液的工艺要求，而且要具有能耗低、可靠性高等特点，这就需要选用高效节能的抽油机然而大量在用抽油机的主流品种仍然是常规抽油机和异相曲柄平衡抽油机，这些数以万计的游梁式抽油机完成了80％以上的采油量，如果将这些抽油机进行简单的改造，使之成为节能更好的抽油机，将会给油田带来可观的经济效益弯游梁式抽油机是一种新的节能型游梁式抽油机与双驴头抽油机相比，虽然弯游梁式抽油机的节能性略低，但减少了由于柔性驱动绳的疲劳寿命限制和变径圆弧形游梁制造和安装困难造成的较高维护使用成本与同类型抽油机相比，其主要结构件和易损件受力方式有很大的不同，游梁和尾轴承座的可靠性更高弯游梁式抽油机结合双驴头抽油机的节能优势和特点，通过对常规游梁式抽油机四杆参数和游梁结构的优化改进，使游梁和曲柄平衡得以科学配置，达到了节能、简单、牢靠、实用的目的其实践结果表明：1、结构紧凑、性能可靠。

采用减速器前置驱动可实现长冲程，较常规机相比结构紧凑同样为四杆机构游梁抽油机，因此性能依然可靠耐用2、节约能耗、降低采油成本,主要是因为：取消常规抽油机的大回转半径的曲柄平衡方式，采用游梁下偏平衡经现场使用证明，节能效果为：(1)较常规游梁式抽油机节能20-40%;(2)减速器输出扭矩较常规抽油机小20%-35%;3、操作简便、使用方便、维护费用低2.2 机构尺寸设计从游梁式抽油机的工作原理可以看出，游梁式抽油机的核心部分是四杆机构，所以说游梁抽油机的设计最重要的是四杆机构，四杆机构设计是否合理，无论是对游梁式抽油机的工作性能还是对抽油机轮廓尺寸和整机重量都有重大影响四连杆机构的设计：类比设计是机械产品设计中经常采用的一种方法目前，游梁式抽油机四杆机构的杆长设计基本上采用类比设计，这一方法的有点是可以借鉴国外已经生产的游梁抽油机的成熟经验，设计工作简单迅速可靠；缺点是难以对机构杆长设计作较大的改进悬挂式偏置型游梁抽油机的运动简图如图2-1所示，图中各参数的含义表示如下：A——游梁前臂长度，mm;B——游梁后臂长度，P——连杆长度，R——曲柄长度，I——游梁支撑中心到减速器输出轴中心的水平距离，H——游梁支撑中心到底座底部的高度，G——减速器输出轴到底座底部的高度，K——极距，即游梁支撑中心到减速器输出轴的中心距离，J——曲柄销中心到游梁支撑中心之间的距离，θ——曲柄转角，以曲柄半径R处于6点钟位置作为零度，沿曲柄旋转方向度量；Φ——零度线与K的夹角，由零度线到K沿曲柄旋转方向度量；β——C与P夹角，称传动角；Χ——C与J的夹角ρ——K与J的夹角；Ψ——C与K的夹角；α——P与R的夹角。

类比国同类型的抽油机基本参数，经适当圆整后，吧本次设计的抽油机的基本尺寸暂时定为以下数值A=3400mm；C=1860mm；P=3100mm；I=2400mm；H=5100mm；G=2100mm；R=850mm机架: K= = =3842四连杆机构尺寸验算由于抽油机的基本尺寸是直接类比得到的，因此需要对尺寸进行验算，以确保所确定的尺寸能满足任务书中抽油机光杆冲程要求根据前置式抽油机的运动规律可知，抽油机的悬点最大位移与游梁摆角存在以下关系： (2-1)式中 S——光杆冲程； ——光杆在最高位置时的角； ——光杆在最低位置时的角；分析图2-1中四连杆机构的几何关系，可得下列表达式：arccos（） (2-2) =arccos（） (2-3) (2-4) 当R=1250mm时，将各参数值带入求得： = 光杆冲程为： 设计尺寸能满足设计参数要求。

所以，设计尺寸能满足要求3 抽油机的运动分析3.1 抽油机的运动分析方法抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄，连杆和后臂为三个活动杆件所构成的曲柄摇杆机构研究悬点的运动规律,首先了解抽油机四杆机构的循环特性目前，国外使用的抽油机四杆机构的循环主要有以下三种形式：(1)对称循环型(2)近似对称循环型(3)非对称循环型由于与常规型抽油机相比，异相曲柄平衡抽油机的游梁后臂长度缩短，减速箱相对于支架的位置后移，从而使四连杆机构的极位夹角增大目前，异相机的机构极位夹角为，行程速比系数在1.05～1.20之间，因此，异相曲柄平衡抽油机具有较快的下冲程，上冲程平均速度低，下冲程平均速度增大，从而使悬点上冲程的最大加速度低，有利于减少悬点惯性负荷和减速箱输出扭矩，因而有较好的节能效果所以此弯游梁抽油机为非对称循环型3.2 原理部分原理阐述: (3-1) (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6) (3-8) (3-9) (3-10)3.3 悬点位移分析以光杆处在最低位置时（即下死点）作为计算位移的起始点。

游梁摆动角位移为，最大角位移称为游梁摆角 (3-11) (3-12)。