【正文】 碳纖維抽油桿與常規(guī)抽油桿相比，具備許多優(yōu)良特性，但碳纖維材料本身價格很高，這就大大阻礙了其在油田中的應(yīng)用。隨著碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展，其價格有一定降低，從而有可能擴大碳纖維桿在油田中的應(yīng)用，也就擴大了本夾持裝置的實際應(yīng)用。4) 夾持塊的設(shè)計分為三部分，三排鏈的鏈條去除全部中間鏈上的套筒，中部與底部對接在三排鏈中間的銷軸上，用螺釘連接，頂部與中部用螺栓連接。參考文獻[1] 吳則中，田 豐，等. 我國碳纖維復(fù)合材料連續(xù)抽油桿的研制及應(yīng)用[J]. 纖維復(fù)合材料，2004,9:30–35.[2] 吳則中，田 豐，張海宴，等. 碳纖維復(fù)合材料連續(xù)抽油桿的特點及應(yīng)用前景[J]. 石油機械，2002，30（2）：53–.[3] 彭 勇，顧雪林，常德友. 碳纖維連續(xù)抽油桿的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究方向[J]. 石油機械，2005，33（10）：76–78.[4] 閆文輝，程元林，彭 勇，等. 碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車自動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計[J]. 石油機械，2006，34（9）：20–24.[5] 彭 勇，閆文輝，職黎光，等. 碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車的研制[J]. 鉆采工藝，2006，29（4）：81–82.[6] 朱小平，高紀念，等. 連續(xù)油管注入器結(jié)構(gòu)設(shè)計及載荷分析[J]. ,22(4)：38–43.[7] 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室. 機械設(shè)計[M].第8版. 北京：高等教育出版社，2006.[8] 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室. 機械原理[M].第7版. 北京：高等教育出版社，2006.[9] 劉延俊主編. 液壓與氣壓傳動[M].第2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.[10] 劉鴻文主編. 材料力學(xué)[M].第4版. 北京：高等教育出版社，2004.[11] 機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊第2卷[M].新版. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[12] 機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊第3卷[M].新版. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[13] 機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊第4卷[M].新版. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.[14] 甘永立. 幾何量公差與檢測[M].第7版. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2005.[15] 周開勤. 機械零件手冊[M].第五版. 北京：高等教育出版社，1994.[16] 龔桂義，等. . 北京：高等教育出版社，1989.[17] 華中理工大學(xué)等院校. 畫法幾何與工程制圖[M].第5版. 北京：高等教育出版社，2000.[18] 牛云峰，孫建榮，王興樸. 連續(xù)油管作業(yè)車主要功能裝置的結(jié)構(gòu)特點[J]. （4）：2627.[19] 陳厚，劉建軍 ，張旺璽,[J]. 化工科技，2001，9（2）：13151. [20] 王志剛等. 碳纖維連續(xù)抽油桿在純梁油田的應(yīng)用[J]. 石油鉆探技術(shù). （33）：5859.[21] Delmonte，J： Properties of Carbon/graphite Composites，Kreiger Publishing Company，(1987).[22] Hensley，. and Lea，. “ribbon Rod Development for Beam Pumping Applications，”presented at SPE Southwest Petroleum Short Course， Lubbock TX， 1994.[23]Jennings， J. W. and Laine，R. E.： “A Method for Designing Fiberglass Sucker Rod Strings”，SPE 18188，presented at the 63rd Annual Teehnical Conferencetc of SPE，Houston TX.，1988.[24] Hensley， H. N. and Tanner， C. J.： “Graphite Composite Tape in Beampumped Wells，” SPE 13200， presented at 59th Annual Meeting of AIMESPE， Houston，TX.， Sept. 1619， 1984.[25] Lea，J. F，and Minissale，J. D：”Beam pumps Surpass ESP Efficiency；”O(jiān)il and Gas Journal，(May 18，1992)72.[26] API Document：API Remended Practice for Design Calculations of Sucker Rod Pumping Systems，RPIIL，F(xiàn)ourth Edition，Washington，.，(June 1，1988).。5）夾緊缸力的傳遞路徑為：夾緊缸–能動托板–滾動軸承–夾持塊支架–夾持塊–碳纖維桿。這兩單元相互獨立工作，首先夾緊缸完成夾緊工作，然后纏繞單元帶動鏈條及夾持塊進行起下工作。以上問題限制了碳纖維桿在油田中的應(yīng)用，那么夾持裝置的使用也就受到了限制。截止2004年4月中旬，我國正常使用碳纖維抽油桿的抽油井有46口，（泵徑38mm），安全運行時間最長的超過815天[13]。1991年5月至1995年11月美國在33口抽油井中使用了碳纖維抽油桿，平均泵掛深度為1444m，%，井底的平均溫度為4217℃，%。目前我國約有抽油井8萬口，原油平均含水在80%以上，泵掛深度2000m以深的井數(shù)占總井數(shù)的15%以上，腐蝕井的井數(shù)也占總井數(shù)的15%以上。據(jù)此可判斷：當θX0，θY0時，撐腿1為最高點3為最低腿，θX0，θY0時，撐腿2為最高點，θX0，θY0時，撐腿3為最高點，θX0，θY0時，撐腿4為最高點。圖4–3 作業(yè)車調(diào)平控制系統(tǒng)框圖在工作平臺的撐腿著地后，控制系統(tǒng)開始調(diào)平。根據(jù)系統(tǒng)實際情況，可以考慮2種調(diào)平算法：1開環(huán)調(diào)節(jié)，即計算出工作低邊與高邊的垂直高度差，直接控制低邊撐腿上升或高邊下降到這一高度；2閉環(huán)調(diào)節(jié)，在低邊撐腿上升過程中不斷地測量工作臺的傾角，且不斷調(diào)整，當工作臺的傾角符合調(diào)平要求時，撐腿停止運動，調(diào)平過程結(jié)束。若采用多點調(diào)節(jié)，則各點都同時運動，調(diào)整到一個預(yù)定點，其特點是速度快，但算法復(fù)雜。信號處理路用于信號放大及波形處理。碳纖維連續(xù)抽油桿在下放過程中，不需要夾緊缸過分的夾緊，這時候主要是張緊缸在工作，張緊缸張緊，從而保持鏈條的張緊，而不至于松懈，不利于鏈條的傳動，在張緊缸張緊鏈條的時候，夾緊缸夾緊放開。裝置在導(dǎo)軌上的移動采用液壓動力源，由作業(yè)車上的液壓系統(tǒng)提供，來實現(xiàn)導(dǎo)軌橫向和縱向的位移。底部通過燕尾槽與縱、橫向?qū)к夁B接。整體架采用框架結(jié)構(gòu)，可以減少總體質(zhì)量，采用鑄造方法獲得。 張緊鏈輪支架設(shè)計張緊鏈輪支架用來傳遞液壓缸對鏈條的張緊力。圖3–13 夾持塊支架中圖3–14 夾持塊支架底底部與中部通過開槽頭螺釘連接，螺釘規(guī)格GB/T68 M1045。支架由三部分組成，其結(jié)構(gòu)如下圖3–12 夾持塊支架頂頂部采用摩擦系數(shù)較小的材料，保證提供足夠的摩擦力。下降作業(yè)時，靠近碳纖維桿一側(cè)為松邊，另一側(cè)為緊邊，此時夾持塊運動是由鏈條通過兩個鏈輪拉動的，若不張緊，主動鏈輪與托板間鏈條易形成堆積，產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。 液壓缸選擇 夾緊缸的選擇起升時最大工作載荷G為60kN，夾持塊對碳纖維桿的動力為靜摩擦力f1，這一摩擦力是由托板壓力Fn引起的，而托板壓力即夾緊液壓缸的推力。 液壓馬達選擇 功率計算功率傳遞路徑液壓馬達——齒輪組——能動端，主動鏈輪——鏈條液壓馬達——齒輪組——固定端，從動鏈輪——鏈條齒輪組為開式傳動，則根據(jù)功率傳遞路徑功率滿足 –齒輪嚙合效率。則 –鏈輪圓周力，–鏈輪壓軸力，結(jié)合圖3–6計算如下：由鏈輪軸零件圖可知AB=116mm,CD=122mm,BD=244mm,AD=361mm水平面：得 +=0得得圖3–8 鏈輪軸的載荷分析圖圖3–9 主動小齒輪與大齒輪力圖垂直面： 得 得 ，–表示與圖示反向載荷水平面H垂直面V支反力 R 最大彎矩M總彎矩M扭矩T 從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖中可以看出C是危險截面。由圖可知C截面力矩最大，為危險截面。由d=110mm，bf3=，查《機械設(shè)計》表6–1選鍵2816，L=90mm，強度條件為p= （3–11）T–傳遞轉(zhuǎn)矩，k–接觸高度，k==8mml–工作長度，圓頭平鍵l=L–b=90–28=62mmd–軸直徑，110mm 代入得p=＞[p] 可見連接擠壓強度不夠，采用雙鍵，相隔1800布置，其工作長度l=62=105mm。m功率 P=== 鏈輪上的力 圓周力Fe即鏈輪牽引鏈條力的反作用力 Fe= 壓軸力 –有效圓周力， –壓軸力系數(shù)， 代入得 = 初步確定軸直徑 選軸的材料為Q235鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機械設(shè)計》P370表15–3取A0=130，于是 =A0=130= 取d=110mm 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計①軸結(jié)構(gòu)圖由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》P44P45可知，設(shè)計州的結(jié)構(gòu)時，既要滿足強度的要求，也要保持軸上零件的定位，固定和裝配方便，并有良好的加工工藝性，所以將軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計為階梯式。由齒輪組結(jié)構(gòu)圖知F21=F12，即=，得== 彎曲疲勞許用應(yīng)力由《機械設(shè)計》圖10–20c查得3號輪彎曲疲勞強度極限==450MPa，==350MPa，n4=n1=(–)r/minn2=n3=in1