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1、摘 要 題目：偏置型抽油機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著工業(yè)化與城市化腳步的加快，能耗問題日益凸顯，尤其是石油行業(yè)，因此節(jié)能降耗成為了各行各業(yè)所關(guān)心的話題。當(dāng)前，傳統(tǒng)的常規(guī)游梁式抽油機(jī)憑借其簡單的四連桿機(jī)構(gòu)、方便的安裝與維修以及較低廉的成本仍然是各大油田的主流機(jī)型，占有非常重要的地位，但是其在運(yùn)行過程中平衡效果比較差，電機(jī)平均負(fù)載率較低，能耗問題比較明顯。因此發(fā)展新型的節(jié)能型抽油機(jī)是今后采油工業(yè)的首要任務(wù)。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)動下，帶動其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)油井的機(jī)械式開采。本文分析了游梁式抽油機(jī)實(shí)際使用存在高能耗、低效率的問題和各種新型節(jié)能抽油機(jī)的研究現(xiàn)狀。通過與現(xiàn)役主要類

2、型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)方案對比分析，對新型傳動抽油機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，確定了新型傳動抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)方案，解決了游梁式抽油機(jī)高能耗、低產(chǎn)出等缺點(diǎn)。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，通過對曲柄的改造和尺寸的優(yōu)化獲得。本文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)過程。首先，根據(jù)已知的參數(shù)，對抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)在幾何、運(yùn)動、和動力學(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)動規(guī)律。其次、對抽油機(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，及對配套設(shè)備，如電動機(jī)、減速器的分析與選用，說明了該型設(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)。 關(guān)鍵詞：偏置型抽油機(jī)；曲柄；強(qiáng)

3、度；特性 - I - 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文 Title：Design of API Series Pumping Unit Abstract With the accelerated pace of industrialization and urbanization．energy issues become increasingly prominent，especially in the oil industry,SO energy saving has become a topic of concern in all walks of life．Curren

4、tly,traditional pumping unit is still the mainstream oil extraction equipment and occupies a very important position because of its simple structure，convenient maintenance and low cost．But during operation，poor balance，low load rate and energy consumption is a serious problem．Therefore，the developm

5、ent of energy-saving pumping uint is the primary task of the oil industry in the future．The pumping units are one of important parts in exploitation equipments。Driving by the pumping units, the other equipments are running in order to achieve the mechanized exploitation of the oil well.The paper ana

6、lyzes the problems of low efficiency and high energy consumption of beam pumping unit and the research status of new type energy-saving pumping unit. Through comparative analysis with the structural scheme of the active main types of pumping units and making structural design of new transmission pum

7、ping unit, determines the structure program of the new transmission pumping unit and solve the shortcomings of energy consumption and low efficiency of the beam pumping unit.The unusual sharp beam-pumping unit is developed from the conventional beam-pumping units by the modification of crank and the

8、 optimization of size。 In this article, working routine and power-saving technology of the unusual sharp beam-pumping units will be introduced and the designing procedure, First，serial geometric calculation movement calculation and dynamic calculation of 4-bar rod of pump unit were finished accord t

9、o known design data and design standard to express law of motion of this kind of equipment。Second，process parameter was computed intensity of essential parts was checked and the selection of correlating equipments, such as electro-motor and reducing gearbox, sum up the characteristic in the performa

10、nce. The end, working condition was analyzed and sketch was designed. Key words：Unusual sharp beam-pumping units；Crank；Strength ；Characteristic - II - 目 錄  - IV - 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 選題背景 1 1.2 研究目的及其意義 2 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 2 1.4 游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)分析和指導(dǎo)思想 3 1.5 方案論

11、證 3 1.6偏置型抽油機(jī)工作原理與節(jié)能原理 4 1.6.1 工作原理 4 1.6.2偏置型游梁抽油機(jī)特點(diǎn) 5 1.6.3 節(jié)能原理 5 第2章 抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃及結(jié)構(gòu) 6 2.1 驢頭 7 2.2 游梁 7 2.3 橫梁及連桿 9 2.3.1 橫梁的結(jié)構(gòu) 9 2.3.2 連桿 9 2.4 曲柄平衡裝置 9 2.5 減速箱 10 2.6 剎車機(jī)構(gòu) 10 2.7 支架 11 2.8 底座 12 2.9 皮帶傳動裝置 13 2.10 鋼絲繩和懸繩器 13 2.11 電動機(jī) 13 2.12 軸承座 13 2．13本章小結(jié) 14 第3章 游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)和

12、分類 15 3.1 驢頭懸點(diǎn)（掛抽油桿處）的最大允許載荷 15 3.2 懸點(diǎn)最大沖程長度Smax 15 3.3 懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)nmax 16 3.4 減速箱曲柄最大允許扭矩Mmax 16 3.5本章小結(jié) 17 第4章 偏置抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 4.1 CYJRM912D-365-192抽油機(jī)的計(jì)算參數(shù) 18 4.2 幾何計(jì)算 19 4.2.1 計(jì)算β 19 4.2.2 計(jì)算 19 4.2.3 計(jì)算 19 4.2.4 計(jì)算 19 4.2.5 計(jì)算 19 4.2.6 計(jì)算沖程長度S 20 4.3 運(yùn)動計(jì)算 20 4.3.1計(jì)算懸點(diǎn)的速度 20 4.3.2 計(jì)

13、算懸點(diǎn)的加速度 20 4.4 工藝計(jì)算 22 4.4.1 假設(shè)條件 22 4.4.2 符號定義 22 4.4.3 計(jì)算過程中常用的數(shù)據(jù)表 23 4.4.4 計(jì)算在給定的泵徑、沖程和沖次下的最大下泵深度 24 4.4.5 計(jì)算單井理論日產(chǎn)液量Q 25 4.4.6 計(jì)算工作扭矩、平衡扭矩、凈扭局及偏置角 25 4.4.7 算實(shí)際沖程和實(shí)際產(chǎn)量 25 4.4.8 計(jì)算電動機(jī)的功率 26 4.5 主要構(gòu)件的受力計(jì)算 29 4.5.1 建立力學(xué)模型 29 4.5.2 計(jì)算 29 4.6 Ｖ帶傳動的設(shè)計(jì) 31 4.7本章小結(jié) 33 第5章主要承載構(gòu)件的校核計(jì)算 34 5.1

14、 游梁的強(qiáng)度計(jì)算 34 5.2橫梁的校核計(jì)算 34 5.3 連桿的強(qiáng)度計(jì)算 35 5.4 支架軸承校核 35 5.5 尾座軸承校核 36 5.6 曲柄銷軸承校核 37 5.7本章小結(jié) 38 結(jié) 論 39 參考文獻(xiàn) 40 致 謝 42 - V - 第1章 緒論 第1章 緒論 目前，開采石油的方法有機(jī)械采油法和自噴采油法，自噴采油法的原理是利用地層自身的能量來舉升原油，但是，隨著油田的不斷開采，地層能量漸漸地耗損，因此，為了保證原油的開采效率，油井不能一直采用自噴法開采石油[1]。另外，還有許多的油井因?yàn)樽陨碓虮揪筒荒茏試?。對于上述這些用自噴法不能開采的油井

15、，就肯定要用機(jī)械采油法進(jìn)行開采。機(jī)械采油法又分為抽油法和氣舉法兩種。抽油法的特點(diǎn)是在井下放置各種結(jié)構(gòu)的泵來進(jìn)行開采石油，所以此法又稱泵法；而氣舉法的特點(diǎn)是依靠壓縮氣體的所產(chǎn)生的能量，將原油運(yùn)送到地面。從國外石油開采比較先進(jìn)的國家來看，大多數(shù)都是采用抽油法進(jìn)行石油開采的，大概有百分之八十左右，而且半數(shù)以上的原油都是采用抽油法進(jìn)行開采的。由于我國油田的發(fā)展原因（處在發(fā)展初期和中期，使用注水方法），當(dāng)前，無論是在原油總產(chǎn)量方面還是在生產(chǎn)井?dāng)?shù)方面，自噴法都具有很大的比例，但從石油的發(fā)展趨勢來看，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[2]。 抽油法開采

16、，目前游梁式抽油機(jī)也叫作有桿抽油設(shè)備是國內(nèi)外應(yīng)用范圍最大的抽油工具。API（美國石油協(xié)會）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：異相曲柄平衡抽油機(jī)、常規(guī)型抽油機(jī)、前置式曲柄平衡抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)。它的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便。游梁式抽油機(jī)由下面幾部分構(gòu)成：電動機(jī)、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)。電動機(jī)通過三角皮帶傳動帶動減速箱，減速后，由四連桿機(jī)構(gòu)（游梁、連桿、曲柄、橫梁）把減速箱的輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橛瘟后H頭的往復(fù)運(yùn)動[3]。 抽油機(jī)在石田的開采工作中具有不可替代的作用，是構(gòu)成“三抽”即：抽油機(jī).抽油泵和抽油桿的一部分。抽油機(jī)的作業(yè)環(huán)境非常艱難，全天

17、候常年野外不停地工作，而且絕大多數(shù)時間處于無人看著狀態(tài)，因此就要求抽油機(jī)具有非常好的可靠性、耐久性；同時還要具有調(diào)節(jié)范圍大、性能領(lǐng)域?qū)?、易損件少、能源消耗低、維護(hù)保養(yǎng)方便，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)[4]。 近年來抽油機(jī)正在向長沖程、低能耗、自動化、高精度和智能化方向發(fā)展。尤其是因?yàn)橛途畡右好娴慕档停蜎_次、長沖程的抽油機(jī)尤為得到了發(fā)展與推廣。 1.1 選題背景 游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用維護(hù)便捷、適應(yīng)現(xiàn)場工況等優(yōu)點(diǎn).在石油開采中中，具有非常重要的地位。在以后非常長的時間內(nèi)仍將是石油田開采的重要設(shè)備.但是因?yàn)槌Ｒ?guī)型抽油機(jī)機(jī)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。使得其平衡效果不佳、存在負(fù)扭矩、曲柄凈扭矩脈動

18、大、工作效率低、載荷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%左右，為油田電耗的第一位，僅次于注水[5]。自從1985年第一臺異相曲柄平衡游梁抽油機(jī)(簡稱異相機(jī))投用以來，國內(nèi)各大油田開始著重于抽油機(jī)的節(jié)能工作。 1.2 研究目的及其意義 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)過優(yōu)化了平衡重的夾角，優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，改變了平衡重的相位角而產(chǎn)生的一種新型的抽油機(jī)。通過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)時峰值扭

19、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。 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 游梁式抽油機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用由來已久，早在一百二十年前就誕生了，目前，世界各個產(chǎn)油國仍在大范圍的廣泛使用。前蘇聯(lián)擁有4萬多臺，美國擁有40多萬臺，我國擁有2.7萬臺，僅大慶油田，現(xiàn)在使用的游梁式抽油機(jī)差不多就有一萬多臺，100多年來，游梁式抽油機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)沒有實(shí)質(zhì)性改變，結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，耐久性好，可靠性高，操作維修方便，這些特點(diǎn)是游梁式抽油機(jī)使用百年而經(jīng)久不敗的原因[6]。 在美國有十幾家公司生產(chǎn)游梁式抽油機(jī)，型式繁多，品種復(fù)雜，其中實(shí)力雄厚、技術(shù)先進(jìn)的LUFKIN公司為權(quán)威。前置式抽油

20、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)共有八個系列46個品種。馬克型前置式抽油機(jī)下沖程為165度，上沖程曲柄轉(zhuǎn)角195度，從而降低扭矩峰值。馬克型前置式抽油機(jī)下沖程開始扭矩比油井負(fù)荷提前7.5度，上沖程開始比油井負(fù)荷扭矩滯后7.5度，從而提高平衡效果，馬克型前置式抽油機(jī)比同級常規(guī)型抽油機(jī)節(jié)能34.99%左右。此外，LUFKIN公司也發(fā)明了前置式氣平衡抽油機(jī)，此機(jī)較同級常規(guī)抽油機(jī)外形尺寸小35%左右，整體機(jī)重量輕了40%左右，共有二十六種規(guī)格。CM工公司發(fā)明的偏置式抽油機(jī)，偏置式抽油機(jī)又稱異向曲柄抽油機(jī)，或稱后置式抽油機(jī)，或稱托馬斯特(TM)抽油機(jī)，簡稱TM抽油機(jī)。此種抽油

21、機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)非常好，深得用戶喜愛。此機(jī)特點(diǎn)在于游梁與連桿之間夾角始終為90度，曲柄轉(zhuǎn)角下沖程為168度，上沖程為192度，峰值扭矩小，慣性負(fù)荷小，較同級常規(guī)抽油機(jī)小60%左右，該機(jī)減速器底座與游梁支架直接連接，改善了整體受力情況[7]。 雷姆斯有限公司是加拿大主要生產(chǎn)抽油機(jī)的廠商，此公司主要生產(chǎn)前置式、常規(guī)式、偏置式游梁抽油機(jī)。前蘇聯(lián)游梁式抽油機(jī)共有9個系列22種型號，平衡方式全部采用重型采用氣動平衡、曲柄平衡和復(fù)合平衡。為了縮小尺寸，近年來將驢頭擺動半徑與曲柄半徑比從0.4增大到0.6。 從1980年我國開始進(jìn)行抽油機(jī)的設(shè)計(jì)，著手研究制造國產(chǎn)抽油機(jī)，并且漸漸實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，不但自給自足，

22、而且還有部分進(jìn)行出口貿(mào)易。我國的抽油機(jī)制造業(yè)已經(jīng)有40多年的歷史，歷經(jīng)了進(jìn)口的修配，模仿制造，自主設(shè)計(jì)研制三個階段。我國生產(chǎn)抽油機(jī)的主要工廠是蘭石廠，根據(jù)國內(nèi)的抽油機(jī)技術(shù)生產(chǎn)了共11種規(guī)格的常規(guī)游梁式抽油機(jī)，我國生產(chǎn)機(jī)批量最大的廠家主要是寶石廠和蘭石廠，到目前為止已經(jīng)生產(chǎn)該前置式抽油機(jī)500萬余臺，CYJS-2.5-26HB前置式氣動平衡抽油機(jī)是1986年蘭石廠所設(shè)計(jì)研制成功的，它是我國第一臺前置式氣平衡抽油機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果表明，該CYJS-2.5-26HB前置式氣動平衡抽油機(jī)較同級的常規(guī)抽油機(jī)相比泵效提高10%～20%左右，節(jié)約能源約為28.15%左右，同年CYJY3-1.4-7HB型偏置式抽油

23、機(jī)是蘭石廠與四川鉆采設(shè)備廠共同研究成功的，它是我國第一臺偏置式抽油機(jī)，到現(xiàn)在為止一共有6種規(guī)格，后又研制成功了CYJY10-3-53HB型、CYJY12-46-73HB型和CYJY12-42-73HB型偏置式抽油機(jī)[8]。 1.4 游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)分析和指導(dǎo)思想 由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)的上述優(yōu)勢，使得它能在國內(nèi)外各油田廣泛使用。但是，在長期的生產(chǎn)使用中，油田的經(jīng)營者發(fā)現(xiàn)，它無法解決:平衡效果差、載荷率低、工作效率低、“大馬拉小車”、能耗高的缺點(diǎn)。為了追求開采效益最大化，以最少的投入來換取最大的回報(bào)，開發(fā)節(jié)能高效的新型抽油設(shè)備就成了油田生產(chǎn)經(jīng)營者和抽油機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠致力追求的目標(biāo)，這就是其發(fā)

24、展的動力。國內(nèi)在節(jié)能抽油機(jī)的研制開發(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。對于支架來說，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，那么用很小的動力就可以使抽油機(jī)連續(xù)不間斷地工作。也就是說抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)取決于平衡的好壞。平衡率越低，則需要電動機(jī)提供的動力越大。正因?yàn)槌橛洼d荷每時每刻都在變化，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

25、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，這三種平衡方式所產(chǎn)生的平衡扭矩曲線都為規(guī)則曲線，而抽油載荷扭矩曲線則是非規(guī)則曲線，其疊加曲線存在非常大的負(fù)扭矩和峰值，克服這一難題，就是游梁式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)所要攻克的對象[9]。 1.5 方案論證 隨著我國石油開采的逐步發(fā)展，由于石油開采的成本不停地上漲，同時電價的上調(diào)，怎樣能減少抽油機(jī)的能源消耗已經(jīng)引起了廣大石油行業(yè)的高度重視。把所有能夠使抽油機(jī)節(jié)能的方法總結(jié)起來可大致分為兩種：一方面是通過改變抽油機(jī)的平衡方式，來降低減速器輸出軸的扭矩，以達(dá)到節(jié)能的目的，例如二次平衡抽油大輪式抽油機(jī)；而另一種則是通過改變抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)來直接降低

26、抽油機(jī)的扭矩因數(shù)，來降低抽油機(jī)的波動及其工作扭矩，來實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的，如雙驢頭抽油機(jī)、偏置式抽油機(jī)等[10]。 抽油機(jī)節(jié)約能源的工作開展大體分為兩個方面：一方面對抽油機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造；另一方面是開發(fā)設(shè)計(jì)新型技能抽油機(jī)。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)因有工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、性能可靠等優(yōu)勢而在各油田廣泛應(yīng)用, 但是其工作效率低、能耗大, 所以降低抽油機(jī)能源消耗, 提高抽油機(jī)在油田開采中的工作效率具有重要而深遠(yuǎn)的意義。 為了降低抽油機(jī)的功率，更大程度地節(jié)約能源，需要一種新型抽油機(jī)來完成油田上的采油開采。因此，本畢業(yè)設(shè)計(jì)為滿足這樣的需求，對常規(guī)的游梁式抽

27、油機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。偏置型游梁式抽油機(jī)較常規(guī)型抽油機(jī)主要有二方面的不同：一方面是減速器背離支架向后移，增加游梁擺動中心與減速器輸出軸中心之間水平距離，形成很大的極位夾角（即連桿中心線與驢頭上、下死點(diǎn)之間的夾角）；另一方面是平衡塊重心與曲柄軸中心連線和曲柄銷中心與曲柄軸中心連線之間有個平衡相位角，這種抽油機(jī)曲柄均為順時針轉(zhuǎn)動，因此平衡重總是滯后一個角。由于有較大的極位夾角，一般12度左右，致使抽油機(jī)在上沖程時曲柄轉(zhuǎn)過角度增加了12度之后變?yōu)?92度，下沖程減小了12度之后變?yōu)?68度，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)速不變時，懸點(diǎn)上沖程時間就大于下沖程時間，因此懸點(diǎn)上沖程的加速度和動載荷減小，由于平衡相位角改變了平衡效果

28、，從而使減速器的最大扭矩峰值降低，扭矩變化較均勻，電動機(jī)所需功率較小，在一定情況下有節(jié)能效果。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是根據(jù)常規(guī)型游梁式抽油機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了偏置型曲柄平衡式抽油機(jī)。所設(shè)計(jì)的抽油機(jī)有給定的幾何參數(shù)和原始的數(shù)據(jù)，還有圖例和參考資料，在這基礎(chǔ)上對常規(guī)型抽油機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)并對抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動、幾何、動力學(xué)上的計(jì)算和對主要部件進(jìn)行校核計(jì)算。 1.6偏置型抽油機(jī)工作原理與節(jié)能原理 1.6.1 工作原理 抽油機(jī)的電動機(jī)通過V帶和減速器帶動曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲柄—連桿—游梁—支承架四桿機(jī)構(gòu)將這一運(yùn)動轉(zhuǎn)化為驢頭的變速上下往復(fù)運(yùn)動，通過鋼絲繩和抽油桿帶動抽油泵柱塞做變速的上下往復(fù)

29、運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)油井開采。 1.6.2偏置型游梁抽油機(jī)特點(diǎn) （1）曲柄中心線和平衡重中心線偏離一個相位角τ。 （2）曲柄軸的中心線至中央軸承座中心的水平距離I大于游梁后臂長度C，兩者之間的差接近于曲柄半徑R，即I-C≈R。從結(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，連桿的兩個位置之間存在一個相位夾角，這種機(jī)構(gòu)具有急回特性。 （3）曲柄順時針方向的旋轉(zhuǎn)，保證下沖程時間短、上沖程時間長。 1.6.3 節(jié)能原理 （1）抽油機(jī)的負(fù)載情況影響了抽油機(jī)的能源消耗。常規(guī)型抽油機(jī)在曲柄上加載的凈扭矩成周期性變化，有的時候?qū)﹄姍C(jī)做功，這樣的負(fù)

30、載不利于普通的電動機(jī)的正常運(yùn)行工作，這樣就致使電機(jī)的高能耗。 （2）普通異步電動機(jī)具有硬特性，適宜帶動均勻平穩(wěn)的負(fù)載。常規(guī)型抽油機(jī)工作的負(fù)載狀況不理想，這就致使了它的能耗高特性，而偏置型抽油機(jī)在這方面得到改進(jìn)。 （3）抽油機(jī)工作時曲柄凈扭矩的波動由懸點(diǎn)載荷與加速度變化引起。通過改變抽油機(jī)桿件尺寸的配比，使運(yùn)動規(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，減少上沖程前半段的加速度變化的幅度，加長上沖程的時間，使扭矩的峰值得到減?。煌砜梢允构ぷ鞯南路逯导哟?，同時可以改變工作扭矩曲線的形狀，偏置型抽油機(jī)通過在曲柄上引入偏置角，這樣有利于降低電動機(jī)的額定功率，以至于二者更好的配合，同

31、時還可以改善桿件受力狀況[11]。 - 45 - 致 謝 第2章 抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃及結(jié)構(gòu) 游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸決定了其動力性能、運(yùn)動性能及其能耗。長期以來，游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)成為許多學(xué)者和設(shè)計(jì)人員的研究對象。 圖2-1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)的最大沖程長度，并決定抽油機(jī)的高度，其具體計(jì)算方法是： H=S max＋H c＋H h ＋0.2～0.25 （m） 式中， S max——最大沖程長度 （m）； H c——井口裝置高度 （m），一般為：1.2～1.5（m）； H h——

32、懸繩器高度 （m），一般為：0.35～0.4（m）。 A為抽油機(jī)游梁前臂的長度，它的大小決定于游梁的擺角和沖程長度，尤其值得提出的是：前蘇聯(lián)和我國都是應(yīng)用大擺角（約1弧度），而美國卻是應(yīng)用小擺角（一般為44～46），大小擺角抽油機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)龐大，但動力性能好，扭矩特性好，能耗低；大擺角抽油機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，但動力性能差，扭矩特性差，能耗高。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用游梁小擺角來進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)地來說，當(dāng)沖程長度低于4.2m（含4.2m）時，游梁的擺角一般為44～46左右；當(dāng)沖程長度高于4.2m時，游梁的擺角一般為51～53左右。G為底座底平面至減速器輸出軸中心線的距離，它的大小決定了抽油機(jī)曲柄

33、的長度，進(jìn)而影響了平衡塊的質(zhì)量，G的值越大，曲柄的長度則越長，在同一平衡扭矩的條件下，平衡塊的質(zhì)量越輕，所以抽油機(jī)的動力性能、能耗及其運(yùn)動性能由曲柄連桿機(jī)構(gòu)尺寸的大小及分配決定[12]。 圖2-1 游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)尺寸示意圖 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。它主要由驢頭、游梁、連桿、橫梁、減速箱、曲柄、支架、制動機(jī)構(gòu)、懸繩器、撬座以及平衡配重等結(jié)構(gòu)構(gòu)成?？偟膩碇v，游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單，下面將重點(diǎn)研究它的主要組成結(jié)構(gòu)。 2.1 驢頭 驢頭的作用是把游梁的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化成吊繩的上下直線運(yùn)動。從機(jī)構(gòu)學(xué)來看，它是一種繩輪機(jī)構(gòu)。我國抽油機(jī)驢頭常用的結(jié)構(gòu)型式有

34、上翻式、重力式及側(cè)轉(zhuǎn)式三種，國外抽油機(jī)的驢頭一般多采用懸掛式驢頭。這種驢頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是制作比較簡單，易于安裝，可靠性高，最大的缺點(diǎn)是在修井作業(yè)時，必須將整個驢頭卸下，操作工作量大。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用的是側(cè)轉(zhuǎn)式驢頭結(jié)構(gòu)型式。它是由鋼板組焊接而成的一個箱體形結(jié)構(gòu)，其箱體厚度是464mm；其側(cè)板使用的是Q235的鋼板，鋼板的厚度是12mm如圖2-2。 圖2-2 驢頭結(jié)構(gòu)工程圖 2.2 游梁 游梁是一種扛桿，它是抽油機(jī)最大應(yīng)力出現(xiàn)的源件，也是抽油機(jī)的主要承載元件，對游梁的設(shè)計(jì)主要考慮其穩(wěn)定性和強(qiáng)度。國內(nèi)在常規(guī)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，游梁的結(jié)構(gòu)只有兩種，一種是H型結(jié)構(gòu)（用于中型或

35、輕型抽油機(jī)），另一種是箱形結(jié)構(gòu)（用于重型抽油機(jī)）。對于重型抽油機(jī)，其游梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖2-3（a）所示，對于輕型或中型抽油機(jī)，其游梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖2-3（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.各游梁一般焊有加強(qiáng)板和吊耳等附件如圖2-4。 圖2-3游梁兩種結(jié)構(gòu) 圖2-4 游梁結(jié)構(gòu)工程圖 2.3 橫梁及連桿 2.3.1 橫梁的結(jié)構(gòu) 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)簡單，用在小型抽油機(jī)中，它由改變后臂長度來調(diào)節(jié)沖程長度。另一種結(jié)構(gòu)是單獨(dú)橫梁，一般用于大型抽油機(jī)中，它是由改變連桿

36、和曲柄的連接點(diǎn)位置來調(diào)節(jié)沖程長度。 橫梁是游梁和連桿連接的中間部件。動力只有經(jīng)過橫梁，橫梁才能帶動游梁作搖擺運(yùn)動，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，并改善了連接銷軸的工作條件。翼形橫梁是橫梁與連桿彎曲成為一體，直接與游梁連接，它連接零件少，結(jié)構(gòu)簡單，多用在輕型游梁式抽油機(jī)上。 2.3.2 連桿 連桿一般都是應(yīng)用無縫鋼管制成，兩端焊有連桿頭。在正常工作的時候，橫梁和上端連桿頭無轉(zhuǎn)動，用銷子相連。曲柄和下端連桿頭用曲柄銷子連接，并且將滾動軸承安裝在連桿銷處。曲柄和曲柄銷子間一般是用圓錐面相連

37、接，在銷子頭上用螺母固死曲柄和銷子，在曲柄上有3~4個錐孔，用以改變沖程長度。 2.4 曲柄平衡裝置 抽油機(jī)的平衡歷來是被很多現(xiàn)場工作人員和研究開發(fā)人員所關(guān)注，因?yàn)槠胶獾那闆r直接影響抽油機(jī)的使用壽命和能源消耗。對于游梁式抽油機(jī)來說，平衡方式可分為氣動平衡和機(jī)械平衡，而機(jī)械平衡也有游梁平衡、曲柄平衡及復(fù)合平衡之分。從平衡效果上來講，游梁平衡的效果最佳，復(fù)合平衡的效果次之，曲柄平衡的效果最差，而如果從安全性的角度來考慮，卻剛好相反。從現(xiàn)場應(yīng)用的狀況來看，輕型抽油機(jī)大多應(yīng)用游梁平衡，中型抽油機(jī)一般運(yùn)用曲柄平衡，重型抽油機(jī)則大多使用復(fù)合平衡。平衡配重一般是裝在曲柄上，種類較多，現(xiàn)在使用最廣泛的有兩

38、類：一類是一般偏心重結(jié)構(gòu)，另一類是扇形結(jié)構(gòu)。偏心重結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方便，但是調(diào)整卻比較麻煩，而扇形結(jié)構(gòu)調(diào)整比較容易，當(dāng)需要把偏心塊調(diào)整到某個位置時，可以通過旋轉(zhuǎn)圓曲柄，讓將要調(diào)整的位置在最下方，在松開固緊螺釘以后，扇形平衡重沿著導(dǎo)軌自動落到要調(diào)的位置。為了調(diào)整方便以及安全，在兩種曲柄上都有導(dǎo)軌及擋塊，固緊螺釘即使松開，也不會是偏心重落下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的是偏心重結(jié)構(gòu)的曲柄如圖2-5，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)按照該原則進(jìn)行，只是在重型抽油機(jī)設(shè)計(jì)的過程中盡量多采用曲柄平衡，主要是由于結(jié)構(gòu)簡單以便于組裝各個模塊，用最少的模塊來裝配出最多的抽油機(jī)，進(jìn)而簡化工裝夾具來降低生產(chǎn)成本，曲柄的寬度為550mm，而曲柄的長度則

39、決定于底座底平面至減速器輸出軸中心線的高度，平衡塊的重量主要由取決于抽油機(jī)的承載能力[13]。 圖2-5 曲柄平衡裝置結(jié)構(gòu)工程圖 2.5 減速箱 通常使用的減速箱大多數(shù)為兩極齒輪式，傳動比i=25～40左右，在特殊的情況下也有使用鏈輪減速箱或一級齒輪減速箱。由于工作載荷大，一般小功率時采用斜齒，大功率時采用人字齒，并開始使用圓弧齒輪。減速箱采用圓弧齒輪后，它的承載能力較相同參數(shù)的漸開線齒輪減速箱的體積有所減少，同時這樣也會給抽油機(jī)其它部件尺寸的縮小提供了條件。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所選用的就是這種類型的減速箱。該減速箱型號為：ZLH—1000。此減速器的額定扭矩為105 KN .

40、m。 2.6 剎車機(jī)構(gòu) 剎車裝置安裝在減速器的高速軸上，起著制動的作用。它的結(jié)構(gòu)型式有外抱式和內(nèi)脹式兩種，內(nèi)脹式剎車裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但制動力矩大，而外抱式卻正好相反。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是外抱式剎車裝置。 2.7 支架 支架的主要功能是支撐游梁，它的高度必須符合抽油機(jī)的懸繩器、井口的高度及沖程長度正常工作的要求。底座與曲柄、連桿、游梁及支架共同組成抽油機(jī)的四連桿機(jī)構(gòu)，確保了抽油機(jī)的正常運(yùn)行。支架的結(jié)構(gòu)型式有兩種，一種是三腿支架，它是由槽鋼和工字鋼組焊而成，它的特點(diǎn)是運(yùn)輸容易，開度大，但是安裝比較費(fèi)勁，它的另一個優(yōu)點(diǎn)是在減速器座與它的后腿相連的時候，能夠使它的底座可以不承受彎曲應(yīng)力的擠壓

41、，從而確保了底座不會發(fā)生斷裂的狀況；另一種是四腿支架，它主要用角鋼焊接而成的，其特點(diǎn)是剛度大，制造方便，但是體積比較大，運(yùn)輸比較不方便，國內(nèi)的部分偏置抽油機(jī)和常規(guī)抽油機(jī)均是應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)類型的支架，國外的常規(guī)抽油機(jī)和偏置抽油機(jī)均使用三腿支架，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的支架將選用三腿支架結(jié)構(gòu)如圖2-6, 支架前面的兩個主腿和后腿均采用兩個槽鋼對焊，并且間斷補(bǔ)強(qiáng)，加工的時候，把后腿和前腿分離，現(xiàn)場裝配的時候把支架的后腿按照要求裝配并且鎖緊即可[14]。 圖2-6 支架結(jié)構(gòu)工程圖 2.8 底座 底座的作用是支承懸點(diǎn)載荷以及整個抽油機(jī)的全部重量，并使抽油機(jī)的減速器、電動機(jī)裝置及支架組裝成一個整體

42、。底座有T型和門型兩種，國內(nèi)部分偏置抽油機(jī)和常規(guī)抽油機(jī)采用的是門型底座結(jié)構(gòu)，部分偏置抽油機(jī)應(yīng)用的是T型底座結(jié)構(gòu)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的是T型底座結(jié)構(gòu)，此種底座的特點(diǎn)是穩(wěn)定性能好，特別是超重型抽油機(jī)，一定要應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)的底座。底座上焊有減速器座和電動機(jī)座，總的來講，電動機(jī)座主要有兩種分布模式，一種是用不同的型鋼制造一個電動機(jī)座，而后把該座鉚接或焊接在主座上，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約物料；另一種則是直接在底座的主梁上焊接電動機(jī)導(dǎo)軌，其優(yōu)點(diǎn)是抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但是其消耗材料多。而相對于多雨的區(qū)域來說，還應(yīng)該避免電動機(jī)發(fā)生被水淹的情況，對此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將把電動機(jī)座抬高500～1000㎜，而相對于少雨的區(qū)域，可以把電

43、動機(jī)座安裝到與主底座一齊的位置[15]如圖2-7。 圖2-7 底座結(jié)構(gòu)工程圖 2.9 皮帶傳動裝置 皮帶傳動裝置的作用是將電動機(jī)的高速運(yùn)動傳遞給減速器，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。皮帶的選用，本畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用用普通的D型三角膠帶，而關(guān)于三角膠帶的根數(shù)的選擇則看其傳遞的功率來決定，長度主要是根據(jù)電動機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)來確定，每一種型號的抽油機(jī)配備有三個不同直徑的小皮帶輪，來滿足抽油機(jī)三個不同沖次數(shù)的需求，至于大皮帶輪則是每一種型號的減速器配備一個。 2.10 鋼絲繩和懸繩器 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

44、公稱抗拉強(qiáng)度為1550 N/mm2。 2.11 電動機(jī) 抽油機(jī)的動力源有：天然氣發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、柴油機(jī)等，其中天然氣發(fā)動機(jī)和柴油機(jī)主要用于電力供應(yīng)緊張或電力難以送達(dá)的偏辟或邊緣地區(qū)，而大部分的油田都使用電動機(jī)作動力源。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用電動機(jī)作為抽油機(jī)的動力源，該電動機(jī)型號為Y315S-8(55KW 740rpm)。 2.12 軸承座 每一臺抽油機(jī)有三個軸承座分別是：中央軸承座、曲柄銷軸承座和尾軸承座，根據(jù)抽油機(jī)型號的不同，共有五 種同一型號、不同規(guī)格的軸承座，具體型號祥見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)。 圖2-8 偏置常規(guī)型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)

45、示意圖 1——驢頭；2——游梁；3——橫梁；4——連桿；5——曲柄裝置；6——減速器；7——電動機(jī)裝置；8——剎車機(jī)構(gòu)；9——底座；10——支架；11——懸繩器；12——光桿卡瓦；13——吊繩 2．13本章小結(jié) 本章主要介紹了偏置抽油機(jī)的尺寸規(guī)劃以及其組成結(jié)構(gòu)包括驢頭、游梁、橫梁及連桿、曲柄平衡裝置、減速箱、剎車機(jī)構(gòu)、支架、底座、皮帶傳動裝置、電動機(jī)、軸承座、鋼絲繩和懸繩器等。  第3章 游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)和分類 抽油機(jī)的的參數(shù)主要是：光桿沖程、沖次數(shù)和懸點(diǎn)額定載荷，由于這三個參數(shù)是相互獨(dú)立的，各自表示抽油機(jī)主要性能指標(biāo)，因此我們稱之為基本參數(shù)；另外，抽油機(jī)減速器的額定扭矩、

46、電動機(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；對于一臺抽油機(jī)而言，一般有三到四個沖程，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，其它幾個沖程則要根據(jù)計(jì)算求得。計(jì)算的論據(jù)是既要符合制造要求，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)動速度，同時決定了抽油機(jī)各運(yùn)動構(gòu)件的動載荷，在規(guī)劃抽油機(jī)的沖次數(shù)時，主要是考慮抽油機(jī)的平均抽吸速度，其值在一個較小的范圍內(nèi)變化，

47、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[16-18]。 3.1 驢頭懸點(diǎn)（掛抽油桿處）的最大允許載荷 它的大小主要取決于油柱和抽油桿柱的重量，事實(shí)上，它表明在一定的抽油泵和抽油桿泵徑組合時的最大下泵深度（或井深）。日前，驢頭懸點(diǎn)的最大允許承載載荷從5~8KN到150~280KN。 根據(jù)驢頭懸點(diǎn)允許最大的載荷Q的變化范圍，可以將抽油機(jī)分為以下幾種： 輕型……………………………Qmax≤30KN 中型……………………………30KN

48、…Qmax>100KN 3.2 懸點(diǎn)最大沖程長度Smax 它的大小主要取決于抽油機(jī)的產(chǎn)量以及抽油機(jī)的重量和基本尺寸。石油礦場上，應(yīng)用的懸點(diǎn)最大沖程長度Smax從0.3到10米，而用的最廣泛的在六米以下。 根據(jù)懸點(diǎn)最大沖程Smax的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種： 短沖程 ………………………Smax≤1m 中等沖程 ……………………1m6m 3.3 懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)nmax 它表明抽油機(jī)的抽汲工況.最大沖程次數(shù)和最大沖程長度一起,確定了抽油機(jī)的最大產(chǎn)量(當(dāng)泵徑一定時)。目前

49、，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)?，抽油桿的折斷系數(shù)和沖程次數(shù)成正比，所以限制了沖次的進(jìn)一步提高。 根據(jù)懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)nmax的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種： 低沖次………………………nmax<6min-1 中等沖次……………………6min-115min-1 3.4 減速箱曲柄最大允許扭矩Mmax 它和上述三個基本參數(shù)間存在一定的關(guān)系，特別是和懸點(diǎn)最大沖程Smax長度成正比。即Smax越大，Mmax也越大。同時，曲柄的最大允許扭矩Mmax確定了減速箱的尺寸和重量。 根據(jù)減速箱曲柄最大

50、允許扭矩Mmax的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種： 小扭矩………………………Mmax≤10KNm 中等扭矩……………………10KNm60KNm 如果將扭矩和沖程次數(shù)兩個基本參數(shù)相乘，就可得到抽油機(jī)單位時間（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Pmax把它分為以下幾種： 小功率……………Pmax≤5KW 中等功率…………5KW100KN 上面，我們根

51、據(jù)抽油機(jī)的四個基本參數(shù)和最大功率對它進(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)很簡單，是目前應(yīng)用最多的一種。氣動平衡重量輕，調(diào)整方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于重型長抽油機(jī)。 為了能對游梁式抽油機(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)際給定的條件對抽油機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)。 CYJRM912D-365-192HB型偏置抽油機(jī)各字母和數(shù)字所代表的意義： CYJ—游梁抽油機(jī)的代號，RM—偏置型，D—雙圓弧齒輪減速器，365/1

52、60—驢頭懸點(diǎn)的最大載荷為36500LbS/160KN，192In/—光桿最大沖程長度，912—減速箱曲柄最大允許扭矩為912000InLbs/，H—減速箱為點(diǎn)嚙合圓弧齒輪傳動型，B—曲柄平衡。它屬于重型、長沖程、中等沖次、超大扭矩型的抽油機(jī)[19-20]。 3.5本章小結(jié) 本章主要介紹了游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)包括驢頭懸點(diǎn)的最大允許載荷、懸點(diǎn)最大沖程長度Smax、懸點(diǎn)的最大沖程次數(shù)nmax 、減速箱曲柄最大允許扭矩Mmax。 第4章 偏置抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 CYJRM912D-365-192抽油機(jī)的計(jì)算參數(shù) 曲柄半徑(R)為：1.145(米) 連桿長(P)為：4.345 (米

53、) 游梁前臂(A)長為：4.360 (米) 游梁后臂(C)長為：3.000 (米) 曲柄回轉(zhuǎn)中心至中心軸承的垂直距離（H—G）為：4.140 (米) 曲柄回轉(zhuǎn)中心至中心軸承的水平距離（I）為：4.140 (米) 游梁的最大擺角：Ψ=48.173 （度） 沖程：s=3.666(米)；沖次：8（/分）；泵徑：38（厘米） 偏置角（τ）：-9 (度) 懸點(diǎn)載荷：190（千牛）；電動機(jī)的額定功率：55（千瓦） 偏置型抽油機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖4-1所示，其中已知條件為：曲柄半徑R，連桿長度P，游梁后臂長度C，游梁前臂長度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

54、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，電動機(jī)的額定功率。 圖4-1 偏置型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)動簡圖 4.2 幾何計(jì)算 根據(jù)圖中的符號定義，則有： 4.2.1 計(jì)算β （4-1） 式中： （4-2） ， （4-3） 4.2.2 計(jì)算

55、 （4-4） （4-5） （4-6） 4.2.3 計(jì)算 （4-7） 4.2.4 計(jì)算

56、 （4-8） 4.2.5 計(jì)算 （4-9） 4.2.6 計(jì)算沖程長度S （4-10） 其中： （4-11）

57、 （4-12） 4.3 運(yùn)動計(jì)算 4.3.1計(jì)算懸點(diǎn)的速度 ； （4-13） （4-14）

58、 （4-15） （4-16） （4-17） 4.3.2 計(jì)算懸點(diǎn)的加速度 （4-18）

59、 （4-19） （4-20） （4-21） （4-22） 作表1,其內(nèi)容為。 表1 抽油機(jī)具體參數(shù)值 θ度 α度 δ度 β度 Aa 0 558.2604 22.21030805 86.10828

60、 0.773162 14.54998 180 23.0982741 81.51397 0.839255 15 179.4313 23.09740563 81.39616 0.839987 30 160.427 22.07844218 78.40574 0.806479 45 141.5689 19.23351803 77.37883 0.655574 60 123.2852 14.90232089 78.40574 0.42228 75 106.0034 9.606557277 81.39616 0.178375 90 90.0

61、2652 3.894356336 86.10828 -0.016017 105 75.46694 -1.792444227 92.21459 -0.14147 120 62.26096 -7.16458827 99.36247 -0.211055 135 50.22515 -12.059067 107.2048 -0.250099 150 39.10951 -16.38294556 115.3976 -0.284597 165 28.62531 -20.0538022 123.5686 -0.340017 180 18.44431

62、-22.94057224 131.2578 -0.443805 195 8.174399 -24.80117046 137.8319 -0.617074 206.4258 360 -25.29109801 141.563 -0.778291 210 357.3393 -25.24183452 142.425 -0.824171 225 345.4464 -23.81353431 144.1038 -0.90711 240 332.2149 -20.34938501 142.425 -0.740597 255 317.7343 -15.

63、20791665 137.8319 -0.446329 270 302.2976 -9.038028473 131.2578 -0.178964 285 286.166 -2.44913774 123.5686 0.028336 300 269.4953 4.079684292 115.3976 0.197088 315 252.3559 10.15849409 107.2048 0.350563 330 234.7676 15.43432733 99.36246 0.501277 345 216.7306 19.56264718

64、92.21458 0.64818 360 198.2603 22.21030805 86.10827 0.773162 圖4-2 加速度隨θ變化的曲線圖 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如圖4-2。 4.4 工藝計(jì)算 4.4.1 假設(shè)條件 （1）、載荷或力的單位均按KN或N計(jì)算; （2）、抽油桿的密度取7850；油液的密度為850； （3）、泵的沉沒度； （4）、不考慮抽油桿工作中的彈性伸長； （5）、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。 4.4.2 符號定義 （1）、—

65、—抽油桿的名義載荷值，單位為“噸力”； （2）、——上沖程靜載荷（KN）; （3）、——下沖程靜載荷（KN）; （4）、——抽油桿的截面積（）; （5）、——抽油泵的截面積（）; （6）、——油液的密度; （7）、——抽油桿的密度; （8）、d——抽油泵的直徑（cm）; （9）、——抽油桿的直徑（cm）; （10）、L——下泵深度（m）; （11）、Q單井日產(chǎn)液量（t/d）; 4.4.3 計(jì)算過程中常用的數(shù)據(jù)表 表2 泵徑及其截面積 泵徑(mm) 28 32 38 45 51 57 63 70 83 95 面積 6.16 8.04 11.

66、34 15.90 20.43 25.52 31.17 38.48 54.10 70.88 表3 抽油桿的直徑及其截面積 抽油桿的直徑（英寸） 5/8`` 3/4`` 7/8`` 1`` 1.125`` 截面積 1.98 2.85 3.88 5.07 6.41 表4 API抽油桿尺寸組合表 泵徑 cm 抽油機(jī)型號 CYJ5-4-26 CYJ8-3-37 CYJ10-2-53 CYJ12-4.8-73 CYJ14-5.4-89 抽油桿的尺寸幾配比 28 7/8``3/4`` 0.280.72 1``7/8``3/4`` 0.200.230.57 → → → 32 7/8``3/4`` 0.350.65 1``7/8``3/4`` 0.230.260.51 → → → 38 7/8``3/4`` 1``7/8``3/4`` → → → 0.350.65 0.260.300.44 45 7/8``3/4`` 0.410.59 1``7/