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1、本科學(xué)生畢業(yè)論文2013 年 5 月 12 日論文題目：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 院：機(jī)電工程年 級(jí)：2009 級(jí)專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名：王成霖學(xué) 號(hào)：20096487指導(dǎo)教師：曹立文摘要本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的各種大小型抽油機(jī)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研之后，對(duì)其技術(shù)水平進(jìn)行分析，于是根據(jù)設(shè)計(jì)題目來(lái)源提出了滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)方案，在這設(shè)計(jì)過(guò)程中完成的主要工作有如下部分： 根據(jù)大慶石油開(kāi)采公司的相關(guān)要求，分析了目前市場(chǎng)上多半采用游梁式抽油機(jī)和少部分先進(jìn)的節(jié)能型抽油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)方案。并完成滾筒式抽油機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定。如平衡配重、滾筒電機(jī)、導(dǎo)向輪、立柱、工作平臺(tái)、平帶等零件的選型設(shè)計(jì)

2、和校核。部分零件利用 proe 軟件建立了三維實(shí)體模型。 隨著我國(guó)工業(yè)化程度的提高和經(jīng)濟(jì)的狂飆增長(zhǎng)。各種能源問(wèn)題對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)來(lái)說(shuō)越來(lái)越急迫，尤其石油的需求量更加迫切。我國(guó)一直在尋找新能源的同時(shí)，節(jié)約能源是目前有效的措施之一。關(guān)鍵詞 滾筒；滾筒電機(jī)；配重；制動(dòng)器Abstract This article through to the current market of conducting market research aiming at pumping unit, analyzes the technical level, then according to the desi

3、gn of topic source cylinder pumping unit design scheme was proposed, the main work accomplished in the design process has the following parts: According to the relevant requirements of daqing oil company, analyzed the mostly USES the beam pumping unit on the market at present and the advantages and

4、disadvantages of a small group of advanced energy-saving pumping unit, the design scheme of cylinder pumping unit is put forward. The determination of related parameters and completes the roller pumping units. Such as counterweight, roller motor, guide wheel, pillar, work platform, selection of belt

5、 and other parts design and check. Parts using proe software to establish 3 d entity model. Belting along with our country industrialization degree increase and economic growth. All kinds of energy issues for Chinas economic development and national defense construction is more and more urgent, espe

6、cially oil demand is more urgent. Our country has been looking for new energy at the same time, saving energy is currently one of the effective measures.Key words drum; Drum motor; Balance weight; brake 目錄摘要.IABSTRACT.II第一章 前言.11.1 課題提出的背景和意義.11.2 抽油機(jī)分類(lèi).1 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容及現(xiàn)實(shí)意義.41.4 本章小結(jié) .5第二章 滾筒式抽油機(jī)整體方案設(shè)

7、計(jì).62.1 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析 .62.2 滾筒式抽油機(jī)工作原理 .62.3 滾筒式抽油機(jī)主要零件設(shè)計(jì) .72.3.1 平衡配重設(shè)計(jì)計(jì)算及導(dǎo)向鋼絲繩選型.82.3.2 平衡配重及配重微調(diào)塊設(shè)計(jì).82.3.3 平衡配重主體設(shè)計(jì).92.3.4 滾筒電機(jī)的選型.92.3.5 傳動(dòng)帶帶速及滾筒電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算.102.3.6 制動(dòng)器選型.112.3.7 立柱設(shè)計(jì).122.3.8 懸繩器設(shè)計(jì).122.3.9 鋼絲繩夾選型.122.3.10 導(dǎo)向輪設(shè)計(jì).12 2.4 本章小結(jié).9第三章 滾筒式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析.103.1 懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性分析 .103.1.1 懸點(diǎn)處速度特性研究.103.2.2 懸點(diǎn)處

8、位移特性研究.103.2.3 懸點(diǎn)處加速度特性研究.123.2 本章小結(jié) .12第四章 滾筒式抽油機(jī)相關(guān)零件校核.134.1 導(dǎo)向輪軸校核.134.2 導(dǎo)向輪內(nèi)角接觸軸承的校核.144.3 本章小結(jié).15結(jié)論.29參考文獻(xiàn).30致謝.31滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)0前言現(xiàn)階段我國(guó)各主要石油開(kāi)采油田已進(jìn)入穩(wěn)定開(kāi)發(fā)期，也就是說(shuō)利用現(xiàn)有的抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)石油的開(kāi)采，難以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)抽油機(jī)的大批量更新，但隨著石油的不斷開(kāi)采，油井的深度增加，原油的含水量增加及相關(guān)成分更加復(fù)雜，這樣就會(huì)給采油帶來(lái)極大的困難，開(kāi)采同量的原油成本增加。所以在這種情況下就必須改進(jìn)地面抽油機(jī)械設(shè)備，也只有改進(jìn)地面設(shè)備才能更有效的節(jié)省能源，減小抽油成

9、本。針對(duì)深油井抽油，要求抽油機(jī)能滿(mǎn)足深抽、大排量提液等工藝要求，而且要求其具有高效節(jié)能、維護(hù)保養(yǎng)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)參方便、結(jié)實(shí)耐用、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。長(zhǎng)沖程、低沖次、直線型抽油機(jī)具有減小沖程損失、提高系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)機(jī)、桿、泵的使用壽命、減少故障及提高整機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)展直線型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)對(duì)開(kāi)采稠油、低滲透等油田的“難動(dòng)用儲(chǔ)量” ，以及沙漠油田深井及超深井的機(jī)械開(kāi)采等，都是具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義1。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒論1.1 課題提出的背景和意義 能源是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的命脈，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家戰(zhàn)略安全的重要保障。石油作為世界一級(jí)能源消費(fèi)中的主導(dǎo)能源，一直是工業(yè)現(xiàn)代化和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)

10、大動(dòng)力。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，特別是 2000 年以后，隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化速度的加快，石油消費(fèi)量逐年增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)，未來(lái)二十年，我國(guó)石油消費(fèi)需求將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2030 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 1200 萬(wàn)桶/天，石油供需矛盾將會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷加劇。表 1-1 中分別列出了 2007 年世界前十位原油消費(fèi)國(guó)的消費(fèi)量和世界前十位原油產(chǎn)出國(guó)的產(chǎn)量，從表中可以看出，我國(guó)的原油消費(fèi)量排在世界第二位，為 757 萬(wàn)桶/天，而原油產(chǎn)出量只有 371 萬(wàn)桶/天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足消費(fèi)需求，需滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)2要進(jìn)口的石油數(shù)量已超過(guò)石油消費(fèi)量的一半。產(chǎn)生這種情況的原因，一方面是我

11、國(guó)處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期和我國(guó)的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，石油需求量大；另一方面是我國(guó)油田采用的石油開(kāi)采方法和加工工藝相對(duì)落后，制約了原油產(chǎn)量的增長(zhǎng)2。 目前，我國(guó)采油設(shè)備大多一游梁式抽油機(jī)為主，游梁式抽油機(jī)效率很低，造價(jià)高，能耗高，維修保養(yǎng)不便，難以滿(mǎn)足國(guó)家提出的增效，節(jié)能，減排，降耗的戰(zhàn)略國(guó)策。并且，由于游梁式抽油機(jī)本身的造型結(jié)構(gòu)受限，其本身難以實(shí)現(xiàn)大沖程低沖次（通過(guò)這方式可有效提高抽油機(jī)的抽油效率）。針對(duì)我國(guó)各種復(fù)雜類(lèi)型的油田，僅靠游梁式抽油機(jī)難以提高抽油效率，減少生產(chǎn)成本。所以，研制一款造價(jià)低，性能穩(wěn)定，堅(jiān)久耐用，便于維護(hù)，抽油效率高的大沖程低沖次抽油機(jī)是現(xiàn)在市場(chǎng)的迫切所需。1

12、.2 抽油機(jī)分類(lèi)我國(guó)現(xiàn)階段大部分油田的采油設(shè)備以游梁式抽油機(jī)為主， 少部分為無(wú)桿抽油機(jī)，按有桿和無(wú)桿分類(lèi)，抽油機(jī)分為有桿抽油機(jī)（主要為各種游梁式抽油機(jī)）；無(wú)桿抽油機(jī)（典型機(jī)型為皮帶抽油機(jī)，直線電機(jī)抽油機(jī)，液壓抽油機(jī)等等）；以下為有桿和無(wú)桿抽油機(jī)典型機(jī)型：(1).游梁式抽油機(jī)滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)3圖 1-1 雙驢頭游梁式抽油機(jī) 游梁式抽油機(jī)其結(jié)構(gòu)大致分為：游梁式抽油機(jī)從結(jié)構(gòu)形式上分為常規(guī)型，前置型，異相型，雙驢頭型；平衡方式上分為游梁平衡，曲柄平衡，復(fù)合平衡，氣動(dòng)平衡；驢頭結(jié)構(gòu)形式上分為上翻式，側(cè)轉(zhuǎn)式，上掛式，低頭式；齒輪減速器傳動(dòng)型式為分流式人字圓柱齒輪傳動(dòng)，齒形可分為點(diǎn)嚙合雙圓弧，漸開(kāi)線齒形；底

13、座的固定方式分為壓杠固定，地腳螺栓固定；動(dòng)力機(jī)型式可采用電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)。(2) 液壓抽油機(jī) 圖 1-2 液壓抽油機(jī)液壓抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)保養(yǎng)，并且可以承受很大的沖擊載荷，能夠適應(yīng)我國(guó)復(fù)雜的油田類(lèi)型。液壓抽油機(jī)還具有拆卸方面，機(jī)體輕等特點(diǎn)。相對(duì)于游梁式抽油機(jī)，液壓抽油機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）沖程長(zhǎng)度和沖次易于調(diào)節(jié)，適于在長(zhǎng)沖程、低沖次條件下工作。長(zhǎng)沖 程、低沖次有利于減少抽油桿彈性變形引起的沖程損失、提高抽油泵 的充滿(mǎn)系數(shù)；延長(zhǎng)抽油泵和抽油桿的使用壽命；減少抽油桿載荷的脈 動(dòng)系數(shù)。2）對(duì)大載荷適應(yīng)能力強(qiáng)，可滿(mǎn)足井深、稠油井開(kāi)采的要求。3）體積小、重量輕、移動(dòng)方便，特別適合于山區(qū)、沼澤、灘涂等

14、地區(qū)油井的抽 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)4油工作。4）易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)和因抽油桿斷脫等失載時(shí)的停機(jī)功能。5）效率高，節(jié)能效果顯著4；(3) 皮帶抽油機(jī) 圖 1-3 皮帶抽油機(jī) 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：改四連桿機(jī)構(gòu)為往返架系統(tǒng)減少力臂長(zhǎng)度，減少了輸入功率。較大的鏈輪直徑，減少了加速度，使運(yùn)行平穩(wěn)，減少了慣性負(fù)荷。主要性能特點(diǎn)：可進(jìn)行大泵深下，小泵深抽。泵效高。該機(jī)沖程長(zhǎng)、慢沖次、沖程損失小，泵的充滿(mǎn)系數(shù)高。工況好。因?yàn)樵摍C(jī)均速運(yùn)轉(zhuǎn)，其加速度很小，沖次又慢，換向平衡，所以機(jī)、桿、泵的慣性載荷、振動(dòng)載荷減小，可減小桿、管的磨損，延長(zhǎng)油井的免修期。節(jié)能節(jié)電?？倷C(jī)效率高。因抽油機(jī)節(jié)能節(jié)電，泵效高，機(jī)械磨損小，性能價(jià)格比高等

15、，所以總機(jī)效率高4。（4） 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī) 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī)為單管塔式結(jié)構(gòu)，由立柱支撐的復(fù)式永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，采用特制專(zhuān)用皮帶傳動(dòng)，通過(guò)專(zhuān)用變頻控制系統(tǒng)在規(guī)定范圍內(nèi)對(duì)抽油機(jī)沖程和沖次實(shí)現(xiàn)無(wú)極可調(diào)。以懸掛配重物進(jìn)行重力平衡。立柱底座以基礎(chǔ)地腳螺栓固定。其特點(diǎn)為： 1） 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、占地面積小。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)5 2） 、節(jié)電明顯，與常規(guī)游梁式抽油機(jī)相比，有功節(jié)電率大于50%。 3） 、采用了航天捆綁技術(shù)，通過(guò)前導(dǎo)輪與井口側(cè)皮帶的位置變換，利用 圖 1-4 復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī) 電機(jī)自動(dòng)提升轉(zhuǎn)向和鎖定，實(shí)現(xiàn)修井讓位。 4） 、操作簡(jiǎn)便，維護(hù)工作量小。 5） 、可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程低沖次，適

16、用于稠油井、大泵強(qiáng)采井和深井的原油開(kāi)采。6)、采用了航天消震防抖技術(shù)，僅用了一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，就消除了皮帶在大 風(fēng)下的振幅和抖動(dòng)現(xiàn)象。 7)、除了以上提到的這幾種典型抽油機(jī)外，還有很多如鏈條式抽油機(jī)，摩 擦換向抽油機(jī)，卷筒式抽油機(jī)等等在我國(guó)油田上也得到應(yīng)用。1.3 本課題研究?jī)?nèi)容及現(xiàn)實(shí)意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油的需求量越來(lái)越大，單靠進(jìn)口難以滿(mǎn)足需求，并且由于國(guó)際形勢(shì)的復(fù)雜化，我國(guó)不可能一直依賴(lài)進(jìn)口外國(guó)石油來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)前對(duì)石油的需求。所以，我國(guó)油田開(kāi)發(fā)也的更加深入，這樣就要求石油開(kāi)采設(shè)備更加先進(jìn)，從而降低生產(chǎn)成本，增加出油量來(lái)滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)石油的需求?，F(xiàn)在市場(chǎng)上多采用游梁式抽油機(jī)，其能耗大，由于本身

17、的結(jié)構(gòu)限制，滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)6無(wú)法實(shí)現(xiàn)大沖程（長(zhǎng)沖程油機(jī)的節(jié)電效率一般在10% 到40%之間32） ，低沖次，高載荷抽油。無(wú)法滿(mǎn)足我國(guó)油田多樣化的需求。國(guó)內(nèi)工作者從未停止過(guò)對(duì)抽油機(jī)的改進(jìn)，就如本文前面提到的各種先進(jìn)抽油機(jī)，但各有特色，如直線電機(jī)抽油機(jī)其抽油能耗大，導(dǎo)致采油成本高，卷筒式抽油機(jī)其換向沖擊載荷大，這樣極大減少了抽油機(jī)的使用壽命。這些比較先進(jìn)的抽油機(jī)各具特色，但都沒(méi)有完全有效解決我國(guó)油田開(kāi)采所遇到的問(wèn)題。所以，針對(duì)這種情況本文提出了滾筒式抽油機(jī)研發(fā)的目標(biāo)。本文需要完成的主要內(nèi)容如下：(1) 確定滾筒式抽油機(jī)的工作原理及整體設(shè)計(jì)方案。(2) 通過(guò)計(jì)算確定滾筒電機(jī)及完成滾筒式抽油機(jī)主要零

18、件的設(shè)計(jì)。(3) 完成對(duì)滾筒式抽油機(jī)關(guān)鍵零件的校核。(4) 完成對(duì)滾筒式抽油機(jī)立柱的穩(wěn)定性分析。1.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了現(xiàn)階段市場(chǎng)上各種抽油機(jī)，并分析了我國(guó)目前所面臨的抽油機(jī)設(shè)備大多還以游梁式抽油機(jī)為主的問(wèn)題。通過(guò)課題研究背景提出了開(kāi)發(fā)滾筒式抽油機(jī)的目標(biāo)及主要完成內(nèi)容。 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)7第二章 滾筒式抽油機(jī)整體設(shè)計(jì)根據(jù)大慶石油開(kāi)采公司的要求，確定滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和研發(fā)目標(biāo)，確定其工作原理和制定滾筒式抽油機(jī)的工作方案。然后對(duì)滾筒式抽油機(jī)主要機(jī)構(gòu)和主要零件進(jìn)行選型計(jì)算及強(qiáng)度校核。2.1 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析根據(jù)給定的條件設(shè)計(jì)參數(shù)要求如（2-1）表2-1 滾筒式抽油機(jī)基本參數(shù)針對(duì)我

19、國(guó)現(xiàn)在對(duì)“大沖程，低沖次”的低能耗抽油機(jī)迫切需求。某某公司提出了滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如上表2-1中，有設(shè)計(jì)參數(shù)可以看出滾筒式抽油機(jī)能夠滿(mǎn)足現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)抽油機(jī)“大沖程，低沖次”的要求。2.2 滾筒式抽油機(jī)工作原理滾筒式抽油機(jī)由電機(jī)滾筒，滾筒內(nèi)部行星減速器，JZ 系列節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器（河南省焦作市焦作制動(dòng)器公司生產(chǎn)） ，導(dǎo)向鋼絲繩，立柱，導(dǎo)向輪，機(jī)架平臺(tái)，平衡配重，傳動(dòng)皮帶等主要機(jī)構(gòu)組成。滾筒式抽油機(jī)的工作原理：抽油機(jī)通過(guò)電控箱控制滾筒電機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，滾筒上左右兩側(cè)的帶輪驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶，傳動(dòng)帶一頭經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪與平衡配重相連，另一頭經(jīng)由導(dǎo)向輪與光桿相連，由滾筒電機(jī)的正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)光桿向上運(yùn)動(dòng)

20、，與此同時(shí)配重一頭向下運(yùn)動(dòng)，相反當(dāng)滾筒電機(jī)反向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶帶動(dòng)平衡配重向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)光桿一頭向下運(yùn)動(dòng)。滾筒電機(jī)持續(xù)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油光桿連續(xù)不斷做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。最終完成抽油動(dòng)作。抽油機(jī)名稱(chēng)額定懸點(diǎn)載荷kN最大沖程m沖次min-1工作環(huán)境溫度范圍滾筒式抽油機(jī)10084-40-40滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)8通過(guò)滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)方案和工作原理，在設(shè)計(jì)繪制滾筒式抽油機(jī)裝配圖的過(guò)程中確定了其結(jié)構(gòu)，其整體工作方案如圖2-1所示：2.3 滾筒式抽油機(jī)主要零件設(shè)計(jì)2.3.1 平衡配重及導(dǎo)向鋼絲繩選型平衡配重導(dǎo)向鋼絲繩作用是引導(dǎo)平衡配重上下做直線運(yùn)動(dòng)，防止平衡配重左右前后來(lái)回晃動(dòng)，導(dǎo)致傳動(dòng)不平穩(wěn)，增加傳動(dòng)帶的磨損，

21、減少其使用壽命。同時(shí)， 1基座； 2控制柜； 3立柱； 4扶梯； 5懸繩器； 6傳動(dòng)帶； 7導(dǎo)向輪； 8圍欄； 9制動(dòng)器；10滾筒電機(jī)；11導(dǎo)向鋼絲繩；12配重；圖2-1 滾筒式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)配重往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)將導(dǎo)致滾筒電機(jī)的使用壽命降低。由于導(dǎo)向鋼絲繩主滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)9要承受平衡配重的左右前后來(lái)回晃動(dòng)的慣性載荷，一般情況下其載荷較小，所以直接選型。查閱中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典表281-2 鋼絲繩的主要用途推薦表(摘自 GB/T 8918-1996)5，選?。浩н\(yùn)輸機(jī)及索道牽引纜車(chē)線接觸鋼絲繩：619S；直徑為16mm 的鋼絲繩。2.3.2 平衡配重及配重微調(diào)塊設(shè)計(jì)滾筒式抽油機(jī)平衡配重的作用是減少

22、滾筒電機(jī)在抽油作業(yè)過(guò)程中的載荷差，因?yàn)樵诔橛瓦^(guò)程中當(dāng)滾筒電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)提起光桿向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)負(fù)荷最大，下降過(guò)程中靠光桿自重向下運(yùn)動(dòng)，滾筒電機(jī)的負(fù)荷最小，增加平衡配重后，在提起光桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡配重通過(guò)自身的重量抵消掉懸點(diǎn)載荷一部分，另一部分就靠滾筒電機(jī)來(lái)做功。當(dāng)光桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)配重同樣利用自身重量抵消掉一部分載荷，這樣滾筒電機(jī)在上下做功的過(guò)程中所承受負(fù)荷平穩(wěn)，增加在抽油作業(yè)中的使用壽命。并且使用配重還降低滾筒電機(jī)能耗。滾筒式抽油機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)光桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)載荷約等于抽油桿重量和抽油管內(nèi)液面以上的油柱重量之和，光桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸點(diǎn)載荷約等于抽油桿重量，滾筒式抽油機(jī)額定懸點(diǎn)載荷為100kN,下沖程

23、懸點(diǎn)載荷約為上沖程的一半，為50kN，則平衡配重重量可按公式（2-3）計(jì)算20： P配重= （ 2-2PPminmax3）上式中，Pmax為滾筒式抽油機(jī)上沖程懸點(diǎn)載荷，kN； Pmin為滾筒式抽油機(jī)下沖程懸點(diǎn)載荷，kN；把設(shè)計(jì)參數(shù)帶入公式（2-3）中，可得： P配重=75kN250100配重微調(diào)塊配合配重主體使用，根據(jù)計(jì)算配重理論自身重量值。通過(guò)加減配重微調(diào)塊來(lái)調(diào)節(jié)平衡配重的自身重量，從而達(dá)到理論設(shè)計(jì)值。如下圖（2-1）所示： 配重微調(diào)塊體積計(jì)算：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)10 V100=12.8210-3Kg/m3m7800100 由配重主體微調(diào)塊槽可得：L100=1m; H100=0.4m; 由體積

24、公式：V=LHB （2-3） 根據(jù)公式（2-3）可得B： B=HLV把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入公式： B=0.032m；HLV0.3182.12上式中，V100為微調(diào)塊體積，m3； B為微調(diào)塊的板厚度，m； L為微調(diào)塊寬，m； H為微調(diào)塊高，m； 為鐵的密度，7800Kg/m3。圖（2-1）配重微調(diào)塊由上式可計(jì)算的質(zhì)量為100Kg 的微調(diào)塊的體積和板厚，同理，通過(guò)計(jì)算可得50Kg 微調(diào)塊的體積和板厚和30Kg 微調(diào)塊的體積和板厚;其分別為： L50=1m; H50=0.4m; B50=0.01m; L30=1m; H30=0.4m; B30=0.013m;滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)11配重微調(diào)塊對(duì)表面的粗糙度要求不

25、高，所以可以通過(guò)鑄造的方法加工。2.3.3 平衡配重主體設(shè)計(jì)根據(jù)額定懸點(diǎn)載荷，由 P配重=75kN，可計(jì)算得配重自身質(zhì)量： 250100F=mg （2-4） m=V （2-5） 帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： m=7500Kg; V=0.9615m3;上式中， g 為重力加速度，10kN/m； m 為配重的整體質(zhì)量，Kg； 為鐵的密度，7800Kg/m3。平衡配重主體如下圖（2-2）所示： 圖（2-2）配重主體2.3.4 滾筒電機(jī)選型滾筒電機(jī)是抽油機(jī)的核心零件，是整個(gè)機(jī)器的動(dòng)力置，在選型過(guò)程中必須考慮到電機(jī)的能耗問(wèn)題，電機(jī)購(gòu)買(mǎi)成本問(wèn)題，工作效率問(wèn)題，滾筒電機(jī)的動(dòng)力參數(shù)和設(shè)計(jì)要求參數(shù)的匹配問(wèn)題及使用壽命等等

26、。所以，選擇合適的滾筒電機(jī)滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)12對(duì)滾筒式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)尤為重要。 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，L沖程=8; C沖次=4; P懸點(diǎn)載荷=100kN; M載荷=F載荷R電機(jī)外徑 （2-5）帶入相關(guān)數(shù)據(jù)：M載荷=F載荷R=（100-75）0.3=7500N.m上式中，M載荷為滾筒電機(jī)扭矩，N.m； F載荷為懸點(diǎn)載荷與配重的自重差，kN； R滾筒外徑為滾筒電機(jī)外徑，600mm。 P滾筒電機(jī)= (2-6)602LC)(iFF P電機(jī)=26.67kW602LC)(iFF 60284)75100kNkN （ 上式中，P 滾筒電機(jī)為滾筒電機(jī)功率，kW； F 為懸點(diǎn)載荷，kN; Fi 為平衡配重自重，kN；2.3

27、.5 計(jì)算傳動(dòng)皮帶帶速及電機(jī)轉(zhuǎn)速 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，可得： V帶=1.07m/s602LC60284 W=3.292rad/srv3 . 007. 1 n=0.57r/s2w3.142292. 3 上式中，V 為傳動(dòng)帶帶速，m/s； W 為滾筒電機(jī)角速度，rad/s； n 為滾筒電機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/s。由以上計(jì)算可以得選取電機(jī)的型號(hào)，但由于滾筒式抽油機(jī)所用的電機(jī)為滾筒電機(jī)較為特殊。只有在專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)電機(jī)公司才可以買(mǎi)到滾筒電機(jī)。所以，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)所計(jì)算得的電機(jī)參數(shù)并不能直接選取電機(jī)型號(hào)。得經(jīng)過(guò)和生產(chǎn)廠家協(xié)滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)13調(diào)，盡可能選取生產(chǎn)廠家現(xiàn)有的型號(hào)或定做（成本較高一般不采取該辦法） 。在設(shè)

28、計(jì)的過(guò)程中通過(guò)多家公司對(duì)比選型，根據(jù)現(xiàn)有的滾筒電機(jī)型號(hào)，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，所以，最終和廠家協(xié)商選型，可生產(chǎn)制造外徑為600mm。額定功率為30kW，電機(jī)兩頭可以通過(guò)連接附帶小帶輪（滾筒電機(jī)轉(zhuǎn)速控制有限，通過(guò)附帶小帶輪可以降低傳動(dòng)帶的速度，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求） ，最終與淄博赫發(fā)機(jī)械有限公司協(xié)調(diào)選定額定扭矩為190.9N.m。滾筒電機(jī)參數(shù)如下表（2-2）所示： 表（2-2）滾筒電機(jī)參數(shù)2.3.6 制動(dòng)系統(tǒng)選型制動(dòng)器在滾筒式抽油機(jī)中的作用是制動(dòng)滾筒電機(jī)，在抽油機(jī)工作的過(guò)程中，不可避免會(huì)有要求及停的情況，所以滾筒式抽油機(jī)必須配備制動(dòng)器，通過(guò)對(duì)滾筒電機(jī)的選型，由電機(jī)的參數(shù)選取制動(dòng)器型號(hào)（焦作制動(dòng)器有限公司生

29、產(chǎn)制造） ，如下表（2-3）中所示： 表（2-3）JZ 系列節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器性能參數(shù)型號(hào)型號(hào)參數(shù)制動(dòng)輪徑mm退距mm重量Kg啟動(dòng)電流A維持電流A制動(dòng)力矩N.mJZ-6006001.034580.0605000JZ 系列節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器其工作原理是：在制動(dòng)器沒(méi)有工作之前，制動(dòng)器的制動(dòng)片與滾筒電機(jī)的制動(dòng)部位距離外徑 1mm。并不影響滾筒電機(jī)的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)器的拉力桿與電磁鐵之間有一定的距離。中間有回位彈簧，當(dāng)需要緊急停車(chē)時(shí)，節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器通入電流，電磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)力的磁性。把制動(dòng)拉力桿吸附到電磁鐵上，使兩個(gè)制動(dòng)片之間的距離向內(nèi)收縮減小，與滾筒電機(jī)的外徑產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。當(dāng)需要解

30、除制動(dòng)時(shí)，斷開(kāi)電流電磁鐵的強(qiáng)磁額定電壓額定功率額定扭矩外徑線速度范圍環(huán)境溫度380V30kW190.9N.m 0.8m/s4.0m/s-4040滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)14性消失，由回位彈簧的推力把制動(dòng)桿推回原位，從而解除制動(dòng)。JZ 系列節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器如下圖（2-3）所示： 圖（2-3）JZ 系列節(jié)能電磁鐵鼓式制動(dòng)器2.3.7 鋼筒立柱支架現(xiàn)在市場(chǎng)上無(wú)桿抽油機(jī)的支架大多為桁架式和立柱式，但不論是桁架還是立柱式都必須滿(mǎn)足抽油機(jī)的使用要求。本文中設(shè)計(jì)的滾筒式抽油機(jī)采用立柱式支架，在立柱的選取中必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求，因?yàn)闈L筒式抽油機(jī)為“長(zhǎng)沖程，低沖次”型抽油機(jī)。所以立柱有較大的空間尺寸要求，同時(shí)要求立

31、柱有很好的剛度和穩(wěn)定性，這樣才能承受各種不確定的載荷，才能滿(mǎn)足抽油系統(tǒng)的定位要求。立柱確定采用螺旋鋼管（江蘇豐厚鋼圖（2-4）立柱法蘭連接管有限公司生產(chǎn)制造） 。滾筒式抽油機(jī)的整體高度為： H整體=L沖程+S+B式中：H整體為滾筒式抽油機(jī)的整體高度，m； L沖程為設(shè)計(jì)要求沖程長(zhǎng)度，m；滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)15 B 為機(jī)架平臺(tái)高度，m。立柱兩端均采用連接法蘭，一頭與機(jī)架平臺(tái)通過(guò)螺栓連接，一頭與地基連接，為了增加立柱的穩(wěn)定性，在兩頭法蘭連接處分別焊接加強(qiáng)板筋。如圖（2-4）所示。2.3.8 懸繩器和導(dǎo)向鋼絲繩夾設(shè)計(jì)懸繩器是把抽油光桿和傳動(dòng)帶連接在一起裝置，懸繩器在滾筒式抽油機(jī)中所起的作用很特殊，抽油光

32、桿就是經(jīng)過(guò)懸繩器夾持而進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，所以要求懸繩器必須具有緩沖作用，強(qiáng)有力的夾持作用，自動(dòng)調(diào)心作用等。這樣才能保證抽油光桿不受其他橫向載荷和不會(huì)脫落而導(dǎo)致嚴(yán)重后果。懸繩器的結(jié)構(gòu)如圖（2-5）：1鋼筒；2底座板；3調(diào)心球頭底座板；4緊定螺釘；5調(diào)心球頭座； 6調(diào)心球頭壓蓋；7光桿夾持器；8夾緊螺栓；9定位套；10橡膠彈簧導(dǎo)套；11橡膠彈簧；12導(dǎo)套底板；13調(diào)心球頭；圖（2-5）懸繩器 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)162.3.9 鋼絲繩夾選型滾筒式抽油機(jī)的導(dǎo)向鋼絲繩的作用是給平衡配重上下運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向，阻止平衡配重前后來(lái)回晃動(dòng)，使配重上下來(lái)回平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，減小抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)波動(dòng)載荷。鋼絲繩夾固定導(dǎo)向鋼絲繩的上下兩頭連

33、接，其現(xiàn)在已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)件，在相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)里可以查到。通過(guò)查閱中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典表28.1-27可得鋼絲繩為右捻6股，公稱(chēng)尺寸為16mm，夾座材料為 KTH350-10的鋼絲繩夾：繩夾20-6KTH GB/T5976-1986;其外型如圖（2-6）所示：1螺母；2鋼絲繩；3U 型螺栓；4夾座；圖（2-6） 鋼絲繩夾2.3.10 導(dǎo)向輪設(shè)計(jì)導(dǎo)向輪在滾筒式抽油機(jī)中起著導(dǎo)向支撐傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向輪承受很大的載荷，并且經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪在機(jī)架平臺(tái)左右來(lái)回移動(dòng)調(diào)節(jié)懸繩器與抽油機(jī)光桿中心對(duì)齊。導(dǎo)向輪材料為冷軋鋼板，導(dǎo)向輪主體用20mm 的冷軋鋼板與中心厚20mm鋼筒焊接，鋼筒兩端通過(guò)車(chē)床擴(kuò)兩個(gè)軸承孔安放支撐軸承及

34、密封圈。兩端通過(guò)螺栓把端蓋連接在導(dǎo)向輪主體上。具體結(jié)構(gòu)在這里就不詳細(xì)介紹如圖（2-7）所示：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)171螺栓；2導(dǎo)向輪軸；3摩擦面；4擋板；5導(dǎo)向輪主體；6密封圈；7軸承；圖（2-7） 導(dǎo)向輪2.4 本章小結(jié)本章根據(jù)滾筒式抽油機(jī)整體工作方案，詳細(xì)介紹了滾筒式抽油機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)零件的整體設(shè)計(jì)計(jì)算及相關(guān)的三維實(shí)體圖和二維圖。各關(guān)鍵機(jī)構(gòu)零件在滾筒式抽油機(jī)中的相關(guān)作用。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)18第三章 滾筒式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析在這章當(dāng)中，我著重研究和分析滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷的運(yùn)動(dòng)特性，位移特性和加速度特性。通過(guò)分析懸點(diǎn)載荷的這三個(gè)特性可以更好的研究滾筒式抽油機(jī)的能耗特性，沖擊載荷特性等等。3.1

35、滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性分析本文設(shè)計(jì)的滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷為100kN，而懸點(diǎn)載荷的運(yùn)動(dòng)特性可以轉(zhuǎn)化為研究傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，因?yàn)閭鲃?dòng)帶的加速度，速度及位移與懸點(diǎn)的基本相同(在傳動(dòng)帶與摩擦帶輪之間打滑的特殊情況下有所不同） 。傳動(dòng)帶在摩擦帶輪上走過(guò)的距離與懸點(diǎn)走過(guò)的位移相等。我們把滾筒電機(jī)加減速的運(yùn)動(dòng)看成是勻變速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)，把上下沖程的時(shí)間定為是等時(shí)的。加減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間基本占一個(gè)沖程工作設(shè)計(jì)的1/5【3】。在這種情況下，滾筒式抽油機(jī)在一個(gè)沖程的范圍內(nèi)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和加速度的變化如圖3-1所示【3-27】：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)19 圖 3-1 懸點(diǎn)速度和加速度曲線在圖中分析可以的到這樣的結(jié)論，在

36、滾筒式抽油機(jī)采油的上沖程時(shí)，懸點(diǎn)速度由零勻加速到額定速度，再勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，速度由最高開(kāi)始勻減速到停止（滾筒電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)） ，滾筒式抽油機(jī)開(kāi)始進(jìn)行下沖程，而下沖程的運(yùn)動(dòng)特性剛好和上沖程相反，懸點(diǎn)速度由零勻加速到最大，并保持勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，然后勻減速到停止（滾筒電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)） 。通過(guò)研究滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性可以得出這樣的結(jié)論：滾筒式抽油機(jī)在采油的過(guò)程中的慣性沖擊載荷相對(duì)平穩(wěn)，且載荷小，這樣有利于滾筒電機(jī)的使用壽命和降低滾筒電機(jī)的制動(dòng)能耗。3.1.1 懸點(diǎn)處速度特性研究 設(shè)計(jì)的滾筒式抽油機(jī)在采油工作過(guò)程中的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度基本上等同于摩擦帶輪帶動(dòng)的傳動(dòng)帶線速度，可以通過(guò)計(jì)算傳動(dòng)帶帶速得到懸點(diǎn)

37、運(yùn)動(dòng)速度： V傳動(dòng)帶=V懸點(diǎn)=1.07m/s602LC W滾筒=3.292rad/srv3 . 007. 1上式中，V傳動(dòng)帶為傳動(dòng)帶的線速度，m/s； V懸點(diǎn)為懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，m/s； W滾筒為滾筒電機(jī)外徑的角速度，rad/s。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)20在整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，把懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)看著是勻速運(yùn)動(dòng)，便于設(shè)計(jì)計(jì)算。在研究懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須把懸點(diǎn)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)嚴(yán)格細(xì)分，有利于更好研究滾筒式抽油機(jī)的采油特性，滾筒電機(jī)的電氣控制及能耗問(wèn)題。3.1.2 懸點(diǎn)位移特性研究 滾筒式抽油機(jī)懸點(diǎn)位移是懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的積分27，即： S(t)= (3-1)dttvt)(0定滾筒式抽油機(jī)上沖程開(kāi)始時(shí)懸點(diǎn)位移為零，可得滾

38、筒式抽油機(jī)在一個(gè)沖程范圍內(nèi)的懸點(diǎn)位移變化規(guī)律3如公式（3-2）所示，由下面推導(dǎo)出的懸點(diǎn)部分時(shí)間段位移公式可根據(jù)任意時(shí)間計(jì)算出對(duì)應(yīng)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移，在通過(guò)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移量和時(shí)間量求出懸點(diǎn)加速度的變化量，進(jìn)而為進(jìn)一步研究懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性更加數(shù)據(jù)化，更加方便準(zhǔn)確。通過(guò)深入研究懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性，找到懸點(diǎn)處最為節(jié)能的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，可以更好的控制滾筒電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)滿(mǎn)足懸點(diǎn)的這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以達(dá)到滾筒式抽油機(jī)在采油過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能，提高抽油效率和降低抽油成本。 （3-43.2322322111121tt.60nr2tt.)60(tnr60nr2tt.).(60nr60nrtt0.60nr)(ttttttttttttS2）

39、3.1.3 懸點(diǎn)加速度特性研究滾筒式抽油機(jī)懸點(diǎn)加速度是懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的微分，即：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)21 (3-3)()()(tdvdta根據(jù)公式(3-3)對(duì)懸點(diǎn)速度進(jìn)行微分，可以得到滾筒式抽油機(jī)任意時(shí)刻懸點(diǎn)加速度的變化規(guī)律如式（3-4）所示;(3-4)5432165217611,.60tnr2,.0,0.60tnr2)(tttttttttttttttttta通過(guò)式（3-4）式，帶入相關(guān)的數(shù)據(jù)可計(jì)算得確定的加速度值，在滾筒式抽油機(jī)采油上快下慢的情況下，假設(shè)上沖程時(shí)間為17s，下沖程時(shí)間12s,滾筒式抽油機(jī)的換向時(shí)間忽略不計(jì)的情況下，在抽油機(jī)懸點(diǎn)速度，加速度如表3-1所示：表3-1 滾筒式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)特

40、性分析上沖程下沖程狀態(tài)加速勻速減速加速勻速減速t(s)0-22-1515-1717-1919-2727-29v(m/s)0.1t20.4t-0.43.4t-0.1t2-22.96-0.15(t-17)16.8-0.6t0.15t2-8.7ta(m/s2)0.20-0.2-0.300.3由上表可以得到，滾筒式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷為100kN，沖次為4的情況下，其懸點(diǎn)速度和加速度可以表示如下：3.2 本章小結(jié) 本章主要介紹了滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)特性，研究懸點(diǎn)處的載荷特性進(jìn)而可以了解到滾筒式抽油機(jī)的慣性沖擊載荷。通過(guò)這章對(duì)懸點(diǎn)載荷運(yùn)動(dòng)特性研究可知，滾筒抽油機(jī)的慣性載荷比游梁式抽油機(jī)小得多，能耗低，運(yùn)

41、動(dòng)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。smv/6 . 0max2maxmax/3 . 026 . 0smtva滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)22第四章 滾筒式抽油機(jī)的相關(guān)零件校核4.1 導(dǎo)向輪軸的校核傳動(dòng)帶經(jīng)傳動(dòng)輪施加給導(dǎo)向輪軸一徑向載荷，由于滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷較大，經(jīng)由導(dǎo)向輪傳遞到導(dǎo)向輪軸的徑向力較大。所以，需要對(duì)其進(jìn)行彎矩校核。在校核時(shí)以懸點(diǎn)載荷的一半作為導(dǎo)向輪軸的承受載荷進(jìn)行校核，如圖（4-1）可以確定導(dǎo)向輪軸所受彎矩最大處滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)23圖（4-1）導(dǎo)向輪軸受力分析簡(jiǎn)圖在軸的中間，由（4-1）式得： （4-LFM21RB1）上式中，M 為導(dǎo)向輪軸承受的彎矩，N.mm; FRB為導(dǎo)向輪軸受的支反力，N； L 為導(dǎo)

42、向輪軸兩頭距離固定坐中心的長(zhǎng)度，mm。帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： M=2510345=1125103N.mm由式（4-2）可計(jì)算的導(dǎo)向輪軸的抗彎截面系數(shù)為： W=d3 （4-3212）上式中，W 為導(dǎo)向輪軸的抗彎截面系數(shù)，mm3； d 為導(dǎo)向輪軸的直徑，mm。在設(shè)計(jì)的零件圖中查得導(dǎo)向輪軸的直徑為40mm，把數(shù)據(jù)帶入（4-2）中可得： W=3.14403=6280mm3321滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)24根據(jù)式（4-3）求出最大彎曲正應(yīng)力后，再根據(jù)彎曲的強(qiáng)度條件如式（4-4）可得： ca=179.14MPa （4-WMmax628010112533） max= （4-WMmax4）上式中， max為最大彎曲正應(yīng)力

43、，MPa ； Mmax為最大彎矩，N.mm; 為材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa 。通過(guò)查袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)表10-2 軸的常用材料及力學(xué)性可得經(jīng)過(guò)正火處理的45號(hào)鋼的許用應(yīng)力為196MPa。把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（4-4）式中，可得：max=179.14MPa =196MPa 。由校核可知導(dǎo)向輪軸滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用要求，并且有一定的過(guò)載使用裕度。4.2 導(dǎo)向輪內(nèi)角接觸球軸承的校核導(dǎo)向輪承載傳動(dòng)帶的導(dǎo)向作用，所受載荷較大，所以?xún)?nèi)部用一對(duì)角接觸軸承支撐，在設(shè)計(jì)過(guò)程中選取的軸承型號(hào)為6308深溝球軸承。我們?nèi)?dǎo)向輪內(nèi)軸承的軸向載荷為8000N，深溝球軸承的 e 值最大為0.44，因?yàn)榇溯S承的徑向力遠(yuǎn)大于軸向力。可得：

44、 =0.033e=0.44 （4-raFF5）上式中，F(xiàn)a為軸承的軸向載荷，N； Fr為軸承的徑向載荷，N。通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，可得導(dǎo)向輪內(nèi)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P 的計(jì)算公式為：滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)25 P=fp（XFr+YFa） (4-6)通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 Y=0,X=1,因?yàn)闈L筒式抽油機(jī)在采油過(guò)程中有較大的慣性沖擊。Fp=1.21.8，取 Fp=1.2，把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式 (4-6)中，可得： P=fp（XFr+YFa）=1.2（125000+08000）=30000N根據(jù)軸承的壽命計(jì)算公式如式(4-7)可得： Lh= (4-7)n60106PC上式中， 為指數(shù)。對(duì)于球軸承 =3； L

45、h為軸承的使用壽命時(shí)間，h; C 為軸承所承受的最大載荷,N； n 為滾筒電機(jī)的轉(zhuǎn)速,rad/min。把相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式 (4-7)中計(jì)算導(dǎo)向輪內(nèi)6308軸承的使用壽命可得： Lh=18134hn60106PC34.2601063330000100000通過(guò)上式計(jì)算校核可知，導(dǎo)向輪內(nèi)使用6308號(hào)軸承滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，因?yàn)闈L筒式抽油機(jī)采油的工作環(huán)境較為惡劣，而且灰塵較大，所以滾筒式抽油機(jī)在采油過(guò)程中導(dǎo)向輪內(nèi)使用的6308號(hào)軸承采用密封油潤(rùn)滑的方式進(jìn)行潤(rùn)滑。4.3 本章小結(jié) 本章主要選取導(dǎo)向輪的導(dǎo)向輪軸及內(nèi)部軸承兩個(gè)零件進(jìn)行校核，導(dǎo)向輪軸在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了提高設(shè)計(jì)效率而初步選取的軸徑。沒(méi)有經(jīng)過(guò)校核計(jì)算，

46、并且導(dǎo)向輪所受載荷大，有較大的沖擊慣性，所以在使用前為了安全必須對(duì)導(dǎo)向輪軸進(jìn)行校核計(jì)算。通過(guò)校核計(jì)算導(dǎo)向輪軸滿(mǎn)足使用要求，并有一定的過(guò)載使用裕度。 對(duì)于6308號(hào)軸承，主要校核其使用壽命，通過(guò)校核計(jì)算導(dǎo)向輪內(nèi)軸承滿(mǎn)足使用要求。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)26結(jié)論本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)油田開(kāi)采地面機(jī)械抽油機(jī)進(jìn)行調(diào)研分析，極其對(duì)抽油機(jī)在將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的展望。目前我國(guó)采油設(shè)備還以游梁式抽油機(jī)為主，其他抽油機(jī)在市場(chǎng)上占有很少了份額。通過(guò)課題設(shè)計(jì)的來(lái)源，并結(jié)合當(dāng)前我國(guó)抽油機(jī)的使用情況，研發(fā)了滾筒式抽油機(jī)。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)出的滾筒式抽油機(jī)進(jìn)行研究分析可以得到如下結(jié)論：1、滾筒式抽油機(jī)采用平衡配重方式進(jìn)行重力平衡，優(yōu)于游梁式抽油

47、機(jī)的有桿機(jī)構(gòu)平衡方式。2、滾筒式抽油機(jī)通過(guò)控制滾筒電機(jī)的正反轉(zhuǎn)經(jīng)摩擦輪驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶實(shí)現(xiàn)抽油桿的上下采油運(yùn)動(dòng)。通過(guò)傳動(dòng)帶可以減小采油過(guò)程中的沖擊載荷。3、滾筒式抽油機(jī)采油過(guò)程特點(diǎn)為“長(zhǎng)沖程，低沖次” 。這樣可以極大提高采油效率，降低能耗。4、通過(guò)分析滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性，懸點(diǎn)的加速度平穩(wěn)過(guò)度，所以采油過(guò)程沖擊小，增加滾筒電機(jī)的使用壽命及較低能耗。滾筒式抽油機(jī)有別于現(xiàn)在市場(chǎng)上的其它抽油機(jī)，其具有“大沖程，低沖次”的特點(diǎn)，采油效率高，能耗低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等最多優(yōu)點(diǎn)。 但滾筒式抽油機(jī)還有如下待開(kāi)展工作：1、滾筒式抽油機(jī)的懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性的細(xì)化研究。2、滾筒式抽油機(jī)的采油可靠性分析。3、滾筒式抽油機(jī)量化

48、生產(chǎn)。滾筒式抽油機(jī)明顯優(yōu)于現(xiàn)在我國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用的諸多抽油機(jī)，但也有不足的地方，期望在產(chǎn)品更新的過(guò)程中得以改進(jìn)。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)27參考文獻(xiàn)1 劉玲燕，直線型牽引式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)與研究C.中國(guó)文獻(xiàn)總庫(kù)，2012.032 李云峰，新型抽油機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與分析C.中國(guó)文獻(xiàn)總庫(kù)，2010.033 李小丹，永磁直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算C.中國(guó)文獻(xiàn)總庫(kù)，2007.034 閆明強(qiáng)，卷筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)研究C.中國(guó)文獻(xiàn)總庫(kù)，2011.055 周曉明，由小存.簡(jiǎn)析皮帶抽油機(jī)在河口區(qū)的應(yīng)用J.內(nèi)蒙古石油化工.2008.056 催旭明，楊海濤.變徑天輪式節(jié)能抽油機(jī)J.油氣田地面工程，2005，25（12）7 鄒振春，游梁

49、式抽油機(jī)節(jié)能技術(shù)及最新進(jìn)展J.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)報(bào)，2005，078 濮良貴, 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京: 高等教育出版社, 1999: 101-132.9 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè):上冊(cè)，下冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.10 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.第三卷.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.11 楊廷力.機(jī)械系統(tǒng)基本理論M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.12 牧野洋.自動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)M. 胡茂松,譯.北京:科學(xué)出版社,1980.13 于俊等.機(jī)械設(shè)計(jì)M.2 版. 北京:高等教育出版社,1986.14 吳宗澤.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1988.15 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)

50、(第四版 第四卷). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2002.16 席偉光, 楊光, 李波. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京: 高等教育出版社, 2003.17 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.18 任金泉. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2003.19 王宗榮. 工程圖學(xué). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.20 朱孝錄. 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典(第四卷). 南昌: 江西科學(xué)技術(shù)出版社, 2002.21 宋昭祥. 機(jī)械制造基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社, 1998. 22 陸玉, 何在洲, 佟延偉. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(第三版). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 200

51、0.23 龔桂義. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)(第三版). 北京: 高等教育出版社, 1989. 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)28致謝 本文是在我的導(dǎo)師曹立文教授的悉心指導(dǎo)下完成的。曹老師在學(xué)術(shù)上認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的精神讓我受益終身，在工作上兢兢業(yè)業(yè)、精益求精的作風(fēng)是我不斷學(xué)習(xí)的榜樣。曹老師不僅在學(xué)習(xí)上給予了我熱情無(wú)私的幫助，毫無(wú)保留的指導(dǎo)，在生活中，他那富有活力、熱愛(ài)生活的生活態(tài)度也深深地感染了我，傳授給了我積極向上的生活理念。值此論文完成之際，向我的恩師致以最誠(chéng)摯的感謝和最崇高的敬意！同時(shí)，在大學(xué)四年學(xué)習(xí)期間，也得到了學(xué)校各位老師和同學(xué)們的幫助，感謝曾經(jīng)給我?guī)椭娜藗?！此外，還要感謝多年來(lái)一直支持我的學(xué)業(yè)、默默奉獻(xiàn)的父母和親人，感謝他們的關(guān)愛(ài)和鼓勵(lì)。滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)29 滾筒式抽油機(jī)設(shè)計(jì)30