【正文】 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 44 參 考 文 獻(xiàn) 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》高等教育出版社 楊可楨 程光蘊(yùn)主編（第五版） 1999 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 孫桓等 主編 （第七版） 2021 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社 濮良貴 主編 （第七版） 2021 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社，王淑仁主編 2021 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 華中科技大學(xué)出版社，唐增寶等主編（第二版） 1998 游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 石油工業(yè)出版社 張建軍主編 2021 游梁式抽油機(jī)技術(shù)與應(yīng)用 石油工業(yè)出版社 張學(xué)魯主編 2021 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45 東北石油大學(xué)工程訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表 課程名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 題目名稱 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 任運(yùn)凱 學(xué)號(hào) 120403140115 指導(dǎo)教師姓名 許馮平 職稱 教授 序號(hào) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 評(píng)分 1 工作量、工作態(tài)度和出勤率 按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要求，工作努力，遵守紀(jì)律，出勤率高，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，善于與他人合作。m) 2T (Nm 齒輪上的徑向力： ????? ?tr FF Nm 7）考慮最不利的情況（ c） 2222 ??????? aFaHava MMMM N鍵端距零件裝入側(cè)軸端距離一般為 2 到 5mm 圖 71 低速軸 圖 72 中間軸 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 圖 73 高速軸 螺釘和端蓋的選取 端蓋厚度 e=， d3螺釘直徑 端蓋內(nèi)直徑 D=軸承外徑 端蓋外圈直徑 D2=D+(5— )d3 螺釘孔中心高度 D。軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑一般相差 5到 10mm。與平帶傳動(dòng)比較， V帶傳動(dòng)的摩擦力大，因此可以傳遞較大功率。m=32? 2=64mm 2d =200? 2=400mm 中心 距 a= 2 21 dd ? = 240064? =232mm 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù) 1FaY = 1SaY = ? ? M P a375M P 12 5121111 ????? ??????? FSaFaF zbm YYKT ??? ? M P P 21F a 12a2a12 ???????? FSaSFFF YYY ??? 所以安全 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 齒輪的圓周速度 V =100060 11?nd?=60000 ??=所以選用 8 級(jí)精度適合 優(yōu)化設(shè)計(jì) 令 m =2 1F?= 所以1F?=333MPa 可求的 b= 取2b=30mm 1b=35mm 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 32230 2 51 ?? ??????F =≤ [1F?]=375MPa ????F =≤[2F?]= 所以取 b1=35mm b2=30mm 合宜 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定： 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 低速級(jí)傳動(dòng)：兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速器用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有中等沖擊，低速級(jí)傳動(dòng)比 i=，低速軸轉(zhuǎn)速 min/ rn ? ，傳動(dòng)功率 P=，采用軟齒面。m ? ? ⅡⅡⅡ ???? nPT N 5 850 3250 2600 4600 81176。、81176。 2) 任意選擇固定鉸鏈中心 D 的位置，由搖桿長(zhǎng)度 3l 和擺角 ? ，做出搖桿的兩個(gè)極限位置 DC1 和 DC2 。 因此低能耗，低消耗，低成本，效率高的抽油機(jī)是抽油機(jī)發(fā)展方向的最終結(jié)果，也是廣大設(shè)計(jì)者的畢生追求。目前仍在國(guó)內(nèi)外油田普遍使用。 常規(guī)游梁式抽油機(jī)是應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、應(yīng)用最廣泛的一種 抽油機(jī) ，其基 本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，特別是可以長(zhǎng)期在油田全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，使用可靠。但是柔性件在工作過(guò)程中易磨損，須定期更換。從而使減速器輸出扭矩波動(dòng)小，達(dá)到加強(qiáng)平衡，降低能耗的目的。在相同的工況下，其懸點(diǎn)載荷值和曲柄膠帶輪軸的凈轉(zhuǎn)矩都較小，曲柄軸凈轉(zhuǎn)矩曲線波動(dòng)較平緩。該機(jī)采用具有對(duì)稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)或近似對(duì)稱循環(huán)四桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)方便，但長(zhǎng)沖程時(shí)平衡效果差，效率低，能耗大，不符合節(jié)能要求，基本停止了生產(chǎn)。 表 1 抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 組號(hào) 1 2 3 4 沖程 S(m) 沖次 n(次/min) 5 6 7 8 懸點(diǎn)載荷P（ kN） P1=40， P2=15 P1=20， P2=5 五、設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，確定減速傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。 懸點(diǎn)載荷 P、抽油桿沖程 S 和沖次 n 是抽油機(jī)工作的三個(gè)重要參數(shù)。 掌握一般的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和步驟。常用的有桿抽油設(shè)備主要由三部分組成：一是地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備即抽油機(jī)；二是井下的抽油泵，它懸掛在油井油管的下端；三是抽油桿，它將地面設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給井下抽油泵。兩種油井工況 2 圖 1 抽油機(jī)系統(tǒng)示意圖 圖 2 靜力示功圖 分別為： 工況 1： 抽油桿上沖程的時(shí)間為 8T/15，下沖程的時(shí)間為 7T/15。 編寫研究報(bào)告一份。試驗(yàn)表明，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的偏置式抽油機(jī)節(jié)電可達(dá) 20％。它打破常規(guī)機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的框架，以游梁尾部的偏輪為中心，形成獨(dú)特的六連桿體系，偏輪桿件均為剛性連接，保持了常規(guī)機(jī)的特點(diǎn)。 常規(guī)式游梁抽油機(jī) 在游梁的尾部裝設(shè)一定重量的平衡板，這是一種簡(jiǎn)單的平衡方式，適用于 3 噸以下的輕型抽油機(jī)。但是由于氣缸調(diào)平衡困難，并且故障率較高，導(dǎo)致其難以推廣。若我們將抽油機(jī)的系統(tǒng)效率平均提高 1596，就全國(guó)而言每年可節(jié)電近 1， 575109 kWh ，節(jié)約費(fèi)用 6． 3億元。在各油田的原油生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，并且隨著油田的進(jìn)一 步開(kāi)發(fā)，各種新型節(jié)能抽油機(jī)將會(huì)得到廣泛地推廣和應(yīng)用。 繪制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）簡(jiǎn)圖 圖 21 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 第 3章 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定 表 31 設(shè)計(jì)參數(shù) 上沖程的時(shí)間 下沖程的時(shí)間 沖程 S(m) 沖次 n(次 /min) 懸點(diǎn)載荷 P（ kN） 8T/15 7T/15 8 P1=20， P2=5 抽油桿上沖程時(shí)間為 8T/15，下沖程時(shí)間為 7T/15。、 81176。 48176。 其中 n=8. 所以 ?wP 。 5102 ?FE? MPa 取HS= F= [1]=HimHS 11? = MPa=584MPa [2H]= MPa=496MPa [1F]=FFES1? = MPa=375MPa [2F] ? MPa= 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)齒輪按 8 級(jí)精度制造，取截面載荷系數(shù) K= 齒寬系數(shù)d?= 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩： T1=1066101nP =610 N 帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī) : min/9601 rn ? 高速級(jí) : 轉(zhuǎn)速 min/2402 rn ? ,輸入功率 : ?P 求計(jì)算功率 cp 查表 138 得 ?Ak 得 : ????? PkP Ac 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 v 帶型號(hào) 選擇普通 v 帶，由圖查表查出選用 A 型 . 求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 12,dd 由表 139 得 mm751 ?d ，現(xiàn)取 mm1001 ?d . 則 ? ? ? ? ??????? ?dnnd 取 mm4002 ?d （雖使 2n 略有減小，但其誤差小于 5%，故允許） 驗(yàn)算帶速 v s/ 960100100060 11 ?? ????? ?? ndv 求 v 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dl 和中心距 a 初步選取中心距 ? ? ? ? 210 ?????? dda 帶長(zhǎng)： ? ? ? ? mm23157504 202122100 ???????????? a ddddaL ? 查表 132，對(duì) A 型帶適用 mm2500?dL 實(shí)際中心距： 231525007502 00 ??????? ?????? LLaa d 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 驗(yàn)算小帶輪包角 ? ???????????????? 12 d? 所以合適 求 v 帶根數(shù) Z 00()calpZ p p k k? ?? 令 min/9601 rn ? ， mm1001 ?d 查 133 得： ?P 傳動(dòng)比： ? ? ? ? 40011 2 ????? ?d di 查表 135 得： ??P 由 ?? ? 查表 137 得 ? ，查表 132， ?l ? ? ?????Z 取 3 根 求作用在帶輪軸上的壓力 aF kg/ mq ? 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 則單根 v 帶的初拉力： 320 ??????? ???????? ?????????????? ?? qvkZv pF c?N 作用在軸上的壓力： i i n2 10 ???????? ?ZFF a N 結(jié)論：選擇普通 V帶，帶數(shù)為 3，小輪直徑 100mm,大輪直徑 400mm,中心距為 圖 61 帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 第 7章 減速器軸設(shè)計(jì)計(jì)算 高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算 高速軸 I： 材料為 40MnB 調(diào)至，硬度 241— 286HBS 取 C=115 d≥C311nP =1153 = 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱 d=d+5%d= （有一個(gè)鍵槽） 取 d=30mm 中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算 中間軸 II: 材料為 40Cr 調(diào) 質(zhì) 取 C=111 d＞ C322nP =1113 = 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱 d=d+10%d= （有兩個(gè)鍵槽） 取 d=50mm 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算 低速軸 材料為 40 鋼調(diào)質(zhì)； 取 C=108； d≥C333nP =1083 = 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱 d=d+10%d= （有兩個(gè)鍵槽） 取 d=80mm 初步設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)包括軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)和軸的徑向尺寸、軸承的選擇、軸承配置、軸上零件定位、固定等內(nèi)容。不安裝零件的各軸段長(zhǎng)度可