畢業(yè)論文（設計）中期檢查記錄表 年 04月 26日 學生姓名 班級 課題名稱 液壓抽油機設計 課題完成進度（學生自述） 1． 液壓回路設計完成，正在3個方案同時進行計算，利用軟件仿真，對比選出最節(jié)能的。 2． 機械設計部分完成液壓缸的挑選，支撐塔架的基本形狀，未進行強的的校核。 3． 正在進行機械部分的實體圖繪制，以及其他液壓元件的挑選計算（溢流閥，蓄能器等）。 存在的問題及整改措施（學生自述） 1． 液壓仿真軟件不完美，與真實工作情況有差距，令尋找更專業(yè)的液壓仿真軟件中。 2． 機械支撐部分的設計需與強度校核同時進行，需要有限元分析軟件不斷優(yōu)化，進行速度較慢。 3． 指導教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 學生姓名 學號 課題名稱 液壓抽油機設計 起止時間 （共 14周） 指導教師 職稱 講師 課題內容 主要參數：型 號： YCYJ8-3-6 最大載荷： 80KN 沖程長度： 3.0m 沖程次數： 6.0/min 設計內容：1、方案設計（總體尺寸的確定）； 2、運動分析（計算位移、速度、加速度）； 3、載荷分析及平衡計算； 4、液壓系統(tǒng)的設計及液壓元件的選擇 ； 5、主要部件結構設計、計算； 6、與常規(guī)型抽油機比較其優(yōu)缺點。 擬定工作進度（以周為單位） 第1到2周： 熟悉題目,開始查閱資料，完成開題報告。 第3到4周： 消化資料，設計方案。 第5周： 方案研究，確定具體方案，做出開題報告。 第6到7周： 進行結構分析，計算。 第8到9周： 進行設計結構草圖。 第10到11周：完成圖紙，進行設計論文。 第12到13周：完成設計論文，準備有關畢業(yè)答辯。 第14周： 交畢業(yè)設計的各種資料，并進行答辯。 主要參考文獻 [1] 孔昭瑞.國內抽油機的發(fā)展趨向[J].石油機械，1995,23(2):49 54. [2] 薄濤.中國液壓抽油機的發(fā)展概況與技術水平[J].鉆采工藝2002, 25(2):60-62. [3] 荀昊.國外液壓抽油機的發(fā)展概況與技術水平[J].新強石油科技2001，11（1）：62-63. [4] 張彥延,潘紅政,金文倩,李高升,張作龍.液壓技術在抽油設備上的應用[J]. 石油機械 ,2000,28 (4):49-50. [5]張連山.國外抽油機的技術發(fā)展.石油機械,1999,(27):54 -56 . [6]張連山.2010年世界新型抽油機技術發(fā)展預測[J].鉆采工藝編輯部，1999年. 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 前 言 國內各大油田現以游梁式抽油機為主流，夾雜著鏈條抽油機等其他抽油機作為石油開采設備進行生產。游梁式抽油機因為以曲柄滑塊機構作為工作的主要機構，必須配以平衡重塊，而且游梁本身也十分笨重；移動不便，制造時消耗材料較多。鏈條抽油機相對于游梁式占地面積相對小，但是其整體結構導致了安裝與移動的不方便。 利用液壓傳動的相關技術可以獲得較大的輸出力，而且液壓傳動有著傳動不受地形的條件限制，參數調動靈活等優(yōu)點。隨著近些年來密封與液壓技術的進步，利用液壓力開采石油作為一種新的方法，正受到各國的關注。我國液壓抽油方法研究的起步較晚，而且中途有一段時間停滯，故相關技術不是很完善，同時可創(chuàng)新的空間也較大。 液壓抽油機省去了笨重的平衡重等重物，若設計拆裝方便，可用于野外作業(yè)故障的迅速補救，減少因壞損抽油機不工作耽誤時間減少產量的弊端；如遇工作要求調動，迅速拆裝方便運輸，可大大提高機動性；海上作業(yè)平臺抽油設備的運輸相對地面大大不便，設計輕型才有設備有利于減輕船舶的運輸負擔；占地面積小，適用于密集井口的開采作業(yè)，并且泵站的液壓元件，再回路上稍加調整可以對多臺設備進行動力供給。 因此涉及題目綜合性較強，引起本人興趣，故選中該課題作為畢業(yè)設計，希望給自己所學知識有一個綜合的應用的機會。 本次設計對個人學科知識要求比較綜合，涉及到液壓傳動，以及機械設計，工程圖學等幾門專業(yè)知識，而且國內可參考的文獻非常少，缺點難以避免，望老師審閱后批評指教。 目 錄 前言 1. 緒論……………………………………………………………………………………………4 1.1本課題來源及研究的目的和意義……………………………………………………… 4 1.2本課題所涉及的問題在國內的研究現狀及分析……………………………………… 4 1.3本課題所涉及的問題在國外的研究現狀及分析……………………………………… 4 2. 液壓回路的設計……………………………………………………………………………5 2.1上行回路與下行回路基本思路的確定………………………………………………… 5 2.2最終回路圖的確定……………………………………………………………………… 6 3. 液壓元件的選用…………………………………………………………………………… 7 3.1液壓缸的選用…………………………………………………………………………… 7 3.2液壓泵的選用…………………………………………………………………………… 9 3.3蓄能器的選用………………………………………………………………………… 10 3.4液壓回路中各元件對應型號…………………………………………………………10 4．機械部分設計………………………………………………………………………………10 4.1 塔架部分的設計………………………………………………………………………10 4.2扶正系統(tǒng)………………………………………………………………………………12 4.3液壓缸固定部分……………………………………………………………………… 13 4.4鋼絲固定……………………………………………………………………………… 14 5．安裝與找正……………………………………………………………………………… 15 6．整體效果……………………………………………………………………………… 16 致謝…………………………………………………………………………………………… 17 參考文獻……………………………………………………………………………………… 18 2 屆畢業(yè)設計 液壓抽油機設計 設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 日 期 1 前 言 國內各大油田現以游梁式抽油機為主流，夾雜著鏈條抽油機等其他抽油機作為石油開采設備進行生產。游梁式抽油機因為以曲柄滑塊機構作為工作的主要機構，必須配以平衡重塊，而且游梁本身也十分笨重；移動不便，制造時消耗材料較多。鏈條抽油機相對于游梁式占地面積相對小，但是其整體結構導致了安裝與移動的不方便。 利用液壓傳動的相關技術可以獲得較大的輸出力，而且液壓傳動有著傳動不受地形的條件限制，參數調動靈活等優(yōu)點。隨著近些年來密封與液壓技術的進步，利用液壓力開采石油作為一種新的方法，正受到各國的關注。我國液壓抽油方法研究的起步較晚，而且中途有一段時間停滯，故相關技術不是很完善，同時可創(chuàng)新的空間也較大。 液壓抽油機省去了笨重的平衡重等重物，若設計拆裝方便，可用于野外作業(yè)故障的迅速補救，減少因壞損抽油機不工作耽誤時間減少產量的弊端；如遇工作要求調動，迅速拆裝方便運輸，可大大提高機動性；海上作業(yè)平臺抽油設備的運輸相對地面大大不便，設計輕型才有設備有利于減輕船舶的運輸負擔；占地面積小，適用于密集井口的開采作業(yè)，并且泵站的液壓元件，再回路上稍加調整可以對多臺設備進行動力供給。 因此涉及題目綜合性較強，引起本人興趣，故選中該課題作為畢業(yè)設計，希望給自己所學知識有一個綜合的應用的機會。 本次設計對個人學科知識要求比較綜合，涉及到液壓傳動，以及機械設計，工程圖學等幾門專業(yè)知識，而且國內可參考的文獻非常少，缺點難以避免，望老師審閱后批評指教。 目 錄 前言 1. 緒論……………………………………………………………………………………………4 1.1本課題來源及研究的目的和意義……………………………………………………… 4 1.2本課題所涉及的問題在國內的研究現狀及分析……………………………………… 4 1.3本課題所涉及的問題在國外的研究現狀及分析……………………………………… 4 2. 液壓回路的設計……………………………………………………………………………5 2.1上行回路與下行回路基本思路的確定………………………………………………… 5 2.2最終回路圖的確定……………………………………………………………………… 6 3. 液壓元件的選用…………………………………………………………………………… 7 3.1液壓缸的選用…………………………………………………………………………… 7 3.2液壓泵的選用…………………………………………………………………………… 9 3.3蓄能器的選用………………………………………………………………………… 10 3.4液壓回路中各元件對應型號…………………………………………………………10 4．機械部分設計………………………………………………………………………………10 4.1 塔架部分的設計………………………………………………………………………10 4.2扶正系統(tǒng)………………………………………………………………………………12 4.3液壓缸固定部分……………………………………………………………………… 13 4.4鋼絲固定……………………………………………………………………………… 14 5．安裝與找正……………………………………………………………………………… 15 6．整體效果……………………………………………………………………………… 16 致謝…………………………………………………………………………………………… 17 參考文獻……………………………………………………………………………………… 18 1緒論 1.1本課題來源及研究的目的和意義 隨著原油儲量日益減少，開采難度的增大，油田對新型采油方法以及采油設備的探索及構思也在日益更新中。抽油機作為一種普及的采油設備，也在不斷的構思和日益更新中。液壓抽油機作為近些年來迅猛發(fā)展的新型抽油設備，有著優(yōu)于傳統(tǒng)設備的強項。 增大載荷是本課題研究的目的之一，是在結構最簡，材料最省得方案下盡可能的增大其工作載荷。傳統(tǒng)的游梁抽油機雖有大載荷的特點，但這種舊型設備體型笨重，運輸和安裝都較為麻煩，尤其是海上平臺更是不允許過的的大質量設備。能在質量最輕和結構最簡的情況下增大工作載荷，有著方便運輸以及滿足海上平臺開采要求的重要意義。 節(jié)能減排是本課題研究的目的之二。到1995年統(tǒng)計的游梁抽油機總數約為4萬臺，但使用期卻沒有超過5年的，如果每年需更換10%的設備，使用的鋼材金額會在1.5億元左右。首先不看使用壽命，這種舊型設備本省的鋼材用量就非常的大。液壓抽油機工作原理不是曲柄連桿機構或者其變形，工作原理在本身結構上的改進就省去了大量的鋼材，有著改善采油設備經濟性的重要意義。 此外結構上的優(yōu)化方便了安裝，同時也方便了拆卸和運輸，即故障診斷更換壞損元件也相對方便了許多。在工作上迅速的故障診斷與維修有著增加設備連續(xù)工作時間的意義。 1.2本課題所涉及的問題在國內的研究現狀及分析 我國開始研究液壓抽油機是從60年代開始的。 1966年北京石油學院提出“液壓泵—液壓缸”結構的抽油機，以液壓缸伸縮來完成主要工作，同時用油管做平衡重，并利用其往復運動增大沖程。 1987年吉林工業(yè)大學研制出YCJ-II型液壓抽油機，同樣以液壓缸做驅動。 1992年、1993年蘭州石油機械研究所、浙江大學先后以“液壓泵—液壓馬達”結構研制出新型液壓抽油機。此后至近幾年來，隨著油田開采的要求，液壓技術、密封技術的發(fā)展，液壓元件的成熟，液壓抽油機業(yè)迅速發(fā)展起來。 以下對上述幾種抽油機作簡要分析： YCJ—II型液壓抽油機直接用液壓缸的直線往復運動工作，具有結構簡單，比常規(guī)抽油機節(jié)能的特點。在遼河油田的實驗說明其在北方冬季野外有可連續(xù)運行的能力，其液壓與電氣系統(tǒng)亦是可行的。不足在于：安全保護措施有所欠缺，對機電一體化技術應用不足等。 YCJ12—12—2500型滾筒式液壓抽油機利用換向閥控制液壓馬達的正反轉，以齒輪—齒條機構實現往復運動，同時采用了機械平衡方式。在液壓系統(tǒng)上彌補了YCJ—II型的不足，同時整機平穩(wěn)運行。 功率回收型液壓抽油機利用了“變量泵—馬達”這一特殊元件，實現了“長沖程，低沖次，大載荷”的特點，并有安全保護功能。最重要的是它通過能量的儲存于轉換使功率回收，而且相當完全，平衡也是最完美的。 1.3本課題所涉及的問題在國外的研究現狀及分析 國外對于液壓抽油機的研制起步較早，但由于翻譯過的外文文獻較少，這里只做介紹，不做詳細分析。 1961年美國Axelson公司研制出Hydrox長沖程CB型液壓抽油機，沖程1.2~7.95m，適井深度670~2032m，并在幾個大油田獲得成功的應用性實驗。 1965年蘇聯(lián)研制出ArH油管平衡式液壓抽油機，可分開調節(jié)上下沖程的速度，沖程長度1.625~4.275m。目前，這類產品已形成產品系列。1977年加拿大研制出HEP型液壓抽油機。沖程10m，最高沖次5.0/min，懸點載荷34.23~195.64KN。 此后仍有不少新型液壓抽油機產品出現，在國外，液壓抽油機已形成系列產品走向市場，在油田作業(yè)表現出較高的可靠度和采油效益。 2液壓回路的設計 2.1上行回路與下行回路基本思路的確定 液壓執(zhí)行元件常用的有液壓馬達與液壓缸。 對于抽油機來說，其工作為直線往復運動，液壓馬達可配合齒輪齒條機構做直線往復運動實現長沖程，液壓缸則較短沖程內直接實現直線往復運動。 因沖程為3m，故選液壓缸為執(zhí)行元件。 為充分利用液壓缸伸長時的力大于收縮時的力之這一特點，機械結構上決定以液壓缸那個伸長為上行沖程，液壓缸收縮為下行沖程，液壓回路與之對應分別為上行回路和下行回路。 思路上參照參考文獻[1]，由于懸點始終受到向下的重力，故考慮將下行回路時懸點下降的重力勢能回收，在上行回路時釋放幫助液壓缸的提升，減少液壓泵的排量。 圖1 上行回路 如圖，上行回路的思路基本如此，由已經在下行回路中回收了重力勢能的蓄能器同液壓泵同時向液壓缸供油，提升懸點。活塞桿前端排除的油液直接回油箱，以減少阻力，減輕液壓泵的負擔。 此處，蓄能器的出口壓力必須大于等于液壓泵的出口壓力，否則將是液壓泵同時向蓄能器和液壓缸供油，適得其反。蓄能其出口壓力大小大約是選點最大載荷除以活塞面積，數值可暫設為液壓泵2MPa，蓄能器最低出口壓力1.5Mpa，提升懸點需要1MPa。 下行回路應實現能量的回收利用，故液壓缸排除的油液暫定為全部回收到蓄能器內，而液壓泵也同時推動活塞桿下行，，即蓄能器回收了重力勢能與液壓泵輸出的能量，避免了帶動液壓泵的電機頻繁停轉啟動導致先圈內電流變化引起的發(fā)熱等對電動機的不利損害，或者液壓泵直接卸載導致的能量浪費。 圖2 下行回路 如此，得到了上行回路與下行回路的雛形，接下來應添加元件，解決控制問題，以及其他可能出現的問題。 在上行回路中，上行回路中，壓力設定為提前文已經提到，并作為后期計算選取元件的重要指導。在下行回路，由于選點載荷依然較大，活塞桿的下落即使無液壓泵供油也會自行發(fā)生，其速度有可能超過液壓泵供油的速度，導致液壓缸成為動力元件，液壓泵成為執(zhí)行元件，即懸點拉著液壓泵和電動機轉，導致其作負功，故有必要在液壓泵的出口設置單向裝置，必須避免選點拉著泵轉這一現象，所以需要在泵的出口處加一個溢流閥。 另外為防止壓力過大損壞蓄能器，而不選取過大容積的蓄能器，故在蓄能器的出口加一個溢流閥引導超出蓄能器設定最大壓力的有也回油箱。 圖3 修改后的下行回路 稍作改動后如上圖所示。 回路之間的切換，即液壓缸走向的變化，由行程開關檢測，電磁換向閥控制，回路中若需要其他的換向閥，盡量統(tǒng)一使用一套行程開關以減少不必要的元件。 2.2最終回路圖的確定 在草紙上設計了4種方式的回路，經FluidSIM液壓設計輔助軟件進行仿真后，留下最后一套方案定稿。 圖4 FluidSIM中的液壓回路 左圖為檢測上行回路，右圖為檢測下行回路，經軟件檢測表明，該回路設計合理，并滿足使用要求，箭頭方向為液壓油走向。 由于軟件內元件庫的元件如蓄能器，液壓泵（該軟件中以泵站形式表示）的圖樣不能更改，故將繪制的液壓回路圖帖于正文中，如下圖所示。 圖5 最終確定的液壓回路 三個換向閥均在左位時為上行回路，均在右位時切換至下行回路。 3液壓元件的選用 3.1液壓缸的選用： 本次設計選用標準液壓缸做驅動元件。 首先保證沖程為3米，即液壓缸行程為3000mm，油手冊活塞行程系列（GB/T 2349—1980）第三系列。 液壓缸可以上拉或者上推形式帶動懸點上下動作，故以兩種方法，確定液壓缸需用行程，求出數據作對比以選優(yōu)劣。 根據用途，選擇冶金設備用UY型液壓缸。 按《機械設計手冊（液壓傳動）》表20-6-4選取工作方式，均以最長行程為宗旨，以頭部法蘭式（TF）固定方式進行計算。 上推：一段剛性固定，一段自由方式。 由，，，得出： 上拉：一段鉸接，剛性導向，一段剛性固定方式。 由，，，得出： 其中等尺寸在手冊表20-6-38，表20-6-41中查得。 D，d，p三個參數在表20-6-37中選取，分別以兩種方式計算在對應情況下的液壓缸需用行程S，得下列兩表。 以上推方式的液壓缸許用行程： p D/d 10 12．5 16 21 25 40/28 0.2513 0.1883 0.1264 0.0665 0.0321 50/36 0.4015 0.3183 0.2364 0.1571 0.1117 63/45 0.5478 0.4446 0.3430 0.2448 0.1884 80/56 0.7265 0.6006 0.4768 0.3569 0.2882 100/70 0.9306 0.7733 0.6185 0.4686 0.3828 12590 1.3433 1.1352 0.9304 0.7323 0.6188 140/100 1.4729 1.2435 1.0179 0.7995 0.6743 160/110 1.5406 1.2977 1.0588 0.8276 0.6950 180/125 1.8007 1.5219 1.2477 0.9823 0.8301 200/140 2.0713 1.7565 1.4469 1.1473 0.9755 220/160 2.5499 2.1762 1.8085 1.4528 1.2488 250/180 2.8076 2.3913 1.9819 1.5856 1.3585 280/200 3.1309 2.6721 2.2207 1.7839 1.5336 320/220 3.2812 2.7954 2.3176 1.8551 1.5901 360/250 3.9044 3.3469 2.7983 2.2675 1.9633 400/280 4.5155 3.8861 3.2668 2.6675 2.3240 表1 以上推方式的液壓缸許用行程 以上拉方式的液壓缸許用行程： p D/d 10 12．5 16 21 25 40/28 0.2040 0.1788 0.1541 0.1301 0.1163 50/36 0.2767 0.2434 0.2107 0.1790 0.1608 63/45 0.3481 0.3068 0.2662 0.2269 0.2044 80/56 0.4304 0.3800 0.3305 0.2826 0.2551 100/70 0.5403 0.4773 0.4154 0.3555 0.3211 12590 0.7257 0.6425 0.5606 0.4813 0.4359 140/100 0.7992 0.7074 0.6171 0.5298 0.4797 160/110 0.8442 0.7471 0.6515 0.5590 0.5060 180/125 0.9723 0.8608 0.7511 0.6449 0.5841 200/140 1.1015 0.9756 0.8518 0.7319 0.6632 220/160 1.3170 1.1675 1.0204 0.8781 0.7965 250/180 1.4635 1.2970 1.1333 0.9748 0.8839 280/200 1.6168 1.4333 1.2528 1.0781 0.9779 320/220 1.7085 1.5142 1.3230 1.1380 1.0320 360/250 1.9749 1.7518 1.5324 1.3201 1.1984 400/280 2.2403 1.9885 1.7408 1.5011 1.3637 表2 以上拉方式的液壓缸許用行程 經對比，選取以上推方式，缸徑280，桿徑200，在10Mpa下工作，許用行程為3.1309米的液壓缸，型號為UY TF 11 280X3000—10。 沖次為每分鐘6次，即周期為T=10s，行程h=3m，則有平均速度 懸點最大載荷為80kN，即上升行程負重80kN。 回程落下負重按以下公式計算：（參照參考文獻[1]） 式中——抽油桿的落下負載 ——抽油桿重力 ——活塞桿以及鋼絲接頭等零件重力 ——運動部件的慣性力 ——各密封處摩擦阻力 ——井下油柱液阻力 其中除去活塞桿等重力=9.02kN，其余參數直接引用文獻[1]中數據，得=48.93kN。 3.2液壓泵的選用 已知液壓缸活塞面積615.75，桿端承壓面積301.6，周期T=10s，液壓缸的機械效率和容積效率手冊上未能查到，故取。 上升沖程，蓄能器與液壓泵同時向液壓缸注油，下降沖程，只有液壓泵向液壓缸供油。故在一個周期內，液壓缸內進入的液壓油體積為活塞腔最大容積與活塞桿腔最大容積之和。該體積為：(615.75300)+ (301.06300)=275043 ， 允許上下沖程速度不等，但要/周期不變，有 設泵的輸出速率為X，蓄能器輸出體積為Y，又有，。 考慮到可以使用多個蓄能器并聯(lián)使用，并通過調整蓄能器工作容量時限要求，故暫設蓄能器可放出上升行程所需油液的三分之一，即蓄能器實際工作排量為。則下行回路中回收部分油液，當壓力過大時，由溢流閥排出。 解得，，X=21346.8。 則每分鐘流量為1280808，取泵轉速（電動機轉速3000r/min），容積效率0.92，得泵的排量為464ml/r，故選取A7V500型柱塞泵。 3.3蓄能器的選用 下降沖程時回收油液，液壓缸內油液全部進入蓄能器，當蓄能器壓力一定時，由溢流閥回油箱。 在下降沖程，重力與液壓泵對活塞的力同時作用，將油液送入蓄能器；上升沖程時懸點重力相對液壓泵與蓄能器的輸出為阻力。 分別計算在上升和下降沖程，就懸點外力對活塞面的作用力： ， 即為保障在上升沖程時，蓄能器輸出油液，其出口壓力最小為。 由于蓄能器在此作“輔助油源”，則充氣壓力，并取指數K=1.4。 要求釋放油液V=61575mL。 由公式。 先設，算得，故可選用NXQ1-L150/10LR型氣囊蓄能器。 考慮到釋放油液的速率，需在4.23s內將61575mL油液全部放出，此處改為4個40L的小蓄能器，型號NXQ1-L150/10LR，用三個三通并行連接。 此處出口的溢流閥選用DT02B20，最小壓力設定為1.3MPa，在液壓泵出口處同樣安裝一個該型號的溢流閥，防止下行回路中液壓泵做負功最小壓力設定為0.8MPa。 3.4液壓回路中各元件對應型號 元件 型號 件數 備注 液壓泵 A7V500 1 配3000r/min電動機 液壓缸 UY TF 11 280X3000—10 1 蓄能器 NXQ1-L150/10LR 4 溢流閥 DT02B20 1 蓄能器出口壓力調至1.3MPa，液壓泵出口壓力調至0.8MPa 三位四通電磁換向閥 4WE10N10/OFW200-50-N 1 二位三通電磁換向閥 3WE10B10/OFW200-50-N 1 二位二通電磁換向閥 3WE10B10/OFW200-50-N 1 手冊總未查到相關產品，故用三通閥堵住一通作為二通閥用 表3 液壓元件清單 4機械部分設計 4.1 塔架部分的設計 塔架可由建筑塔吊的部件改造而來，使用Q235角鋼焊接成型。 整體塔架的各個部分均用Q235型鋼焊接而成。 對塔吊塔架進行測繪，得到實體圖后進行有限元應力分析，如下圖 圖6 中部塔架零件校核應力分析 經分析，最大應力僅有8.63Mpa，而且應力分布較為均勻，即材料、零件在安全范圍內，可以使用。 以下焊接零件同樣進行分析。 圖7 底部塔架零件校核應力分析 下部分支架應力也遠小于Q235角鋼的屈服強度極限。 與水泥臺地腳螺栓連接的底座部分，通過有限元分析，得知需進行加強部分的焊接設計，以盡量減小應力。 圖8 底座零件校核應力分析 左圖為初始設計未有加強筋設計時的應力分布情況，如右圖，加強后應力分布情況得以明顯改善，最大應力明顯降低。 4.2扶正系統(tǒng) 為保證液壓缸與水平地面的垂直度，防止在工作時因傾斜角度過大，隨工作時間的增長產生偏磨損傷，故設計此系統(tǒng)。 由于塔架各零件均為焊接件，故加工精度不做過高要求，但誤差不會太大，故設計以下微調的方法，幫助液壓缸剛體扶正，即加工誤差在裝配中的補償。 圖9 扶正系統(tǒng)示意 在塔架頂端的平面設置四個下端為粗牙螺紋連接，上端為短銷定位兼連接的螺栓類零件，意義在于通過調動4個零件的高度。調整固定液壓缸水平面相對于地面的平行程度，來保證液壓缸與水平地面的垂直程度。 圖10 定位銷零件校核應力分析 由該零件承受載荷情況，選用40Mn鍛鋼。 圖11 配合定位銷的零件校核應力分析 與之連接的兩個零件，由Q235角鋼與40Mn鍛鋼焊接而成，為保證相關形狀公差，制造過程為先焊接，再加工孔。由于焊接件形狀復雜，應力分布情況也較為復雜，但仍未超出235Mpa的屈服強度極限。 4.3液壓缸固定部分 連接頂部法蘭與頂部部件底面的四根無縫鋼管焊接而成的連桿，其應力也在安全范圍。 圖12 頂部連桿零件校核應力分析 連接四根連桿的底部零件，由100*100的工字鋼焊接而成，制造時焊接上加強筋，其應力情況如下。 圖13 頂部蓋板零件校核應力分析 頂部法蘭直接連接液壓缸缸體，受力最為直接，其應力也較大。 圖14 頂部法蘭零件校核應力分析 在兩個臺階之間添加了R5的圓角之后，應力情況改善如下，值得一提的是，R10的圓角時，最大應力反而變大了。 圖15 倒R5圓角后應力改善情況 4.4鋼絲固定 圖16 頂部鋼絲固定零件 以銷軸配合于活塞桿前端，兩邊張開并打孔，穿入鋼絲。 5安裝與找正 安裝時首先在井口附近砌水泥臺，盡量保證水平，然后劃線安裝地腳螺栓。待水泥凝固后，將最下端的支座安裝上，此階段需靈活處理與井口的關系，以方便接下來的塔架加高，水泥臺劃線必須注意，井口的抽油桿出口應在中心，誤差不允許過大。 圖17 底座的固定 圖18 井口裝置與劃線位置 隨后支起2層塔架，安裝至扶正裝置，即圖9所示位置零件即可，隨后在地面安裝塔架上部分，但不安裝液壓缸。 圖19 上部分安裝情況 其目的在于，質量尚輕，安裝拆卸較為方便。將該部件安裝于塔架上，利用法蘭盤的8個螺孔和工程線、重錘等建筑用垂直度測量設備，通過調整4個螺栓的高度，保證重錘線與井口抽油桿出口在同一直線上，螺栓上端類似銷軸，但與之配合的孔侑足夠大的間隙， 圖20 扶正裝置原理幾何解析 即如上圖所示，較大的配合間隙可以調整三角形頂點相對于中心垂線的位置，如次可避免因鋼絲繩拉動方向不與地面垂直，導致塔架在水平方向上受力，使之整體結構不穩(wěn)定。該誤差來自于地面水泥臺的水平程度以及機械加工時塔架自身的傾斜，但誤差不會太大，否則塔架產品不合格或者水泥臺需要重新搭建。 此后卸下上端的部件，安裝液壓缸，再次將上端的部件安裝于塔架上。此時圖20位置上的三角形頂點與抽油桿共線。法蘭盤上用于安裝螺栓的孔也是較為松動，為的是在安裝液壓缸時，調整螺栓松緊，使液壓缸軸線與抽油桿垂直，放置在工作時徑向受力，造成偏磨。 因為重力，以及懸點載荷，調整好后的系統(tǒng)不易再變動，因此在安裝時確定可行后，直到下次拆裝都不用再調整該系統(tǒng)。 6整體效果 圖21 整體效果圖 液壓元件均放置于旁邊的泵站中。 致 謝 首先感謝指導老師廖結安老師提出這樣一個綜合性較強的畢業(yè)設計課題，并在設計過程中給予監(jiān)督與指導。另外同樣感謝任課老師兼班主任李宜峰老師在液壓回路設計上給予的指導和批評，以及在大學四年中各位授課老師對本人知識的傳授。同時也感謝同樣在做畢業(yè)設計的同學們與本人在畢業(yè)設計上問題的交流探討。 畢業(yè)設計是本科生在大學本科階段的最后一次設計，是對專業(yè)知識技能綜合應用的考驗，本人并不是優(yōu)等生，但是此次設計是盡全力完成的。相信老師們在審閱畢業(yè)設計的同時也是在尋求一種慰藉：“4年的授課總算有成效，沒有白費”，希望老師能在本篇設計中找到這種感覺，因為就目前而言一個畢業(yè)生能報答老師的僅此而已。如果設計欠佳，希望老師們對本片設計的錯誤及缺點嚴厲批評，學生會將此教導作為本科最后的授課，謹記終生。 參考文獻 [1]陳春安,陳鐵民.YCH—II型液壓抽油機的研制..石油機械,1988年,16卷(11期). [2] 孔昭瑞.國內抽油機的發(fā)展趨向[J].石油機械，1995,23(2):49 54. [3] 薄濤.中國液壓抽油機的發(fā)展概況與技術水平[J].鉆采工藝2002, 25(2):60-62. [4] 荀昊.國外液壓抽油機的發(fā)展概況與技術水平[J].新強石油科技2001，11（1）：62-63. [5] 張彥延,潘紅政,金文倩,李高升,張作龍.液壓技術在抽油設備上的應用[J].石油機械,2000,28 (4):49-50. [6]張連山.國外抽油機的技術發(fā)展.石油機械,1999,(27):54 -56 . [7]張連山.2010年世界新型抽油機技術發(fā)展預測[J].鉆采工藝編輯部，1999年. [8]陳春安,陳鐵民.YCH-II型液壓抽油機的研制,石油機械1988,11 [9]許福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動.第三版.北京,機械工業(yè)出版社,2008年. [10]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖.第六版.北京,高等教育出版社,2007年. [11]成大先.機械設計手冊(液壓傳動卷).北京:化學工業(yè)出版社,2004年. 17