【正文】 ⑵ 、壽命計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，軸承壽命的計(jì)算公式為： ????????? Pf CfnL FTH 6010 6 根據(jù)此軸承的工作條件，取 310?? ， ?Tf ， ?Ff ， n=，則有： 3/106 ??????? ????HL （小時(shí)） 考慮到此軸承作低速擺動(dòng)，如果折算成圓周運(yùn)動(dòng)，則其壽命可以更長，故該軸承的壽命足夠。 連桿的強(qiáng)度計(jì)算 API 常規(guī)抽油機(jī)的連桿只受拉力，可將其簡化為二力桿，一般情況 下，連桿上下接頭的尺寸比連桿體大，強(qiáng)度也認(rèn)為是足夠的，因此，只須對(duì)連桿體強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算即可。在進(jìn)行校核計(jì)算時(shí)，按照下列原則進(jìn)行： 對(duì)于游梁和橫梁，將進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算； 對(duì)于軸承，進(jìn)行靜強(qiáng)度和壽命計(jì)算； 對(duì)于支架，進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算； 對(duì)于懸點(diǎn)載荷、光桿沖程及沖次所組成的不同工況而言，就以最大載荷、最大沖程及最高沖次所組成的工況進(jìn)行計(jì)算，如果不滿足“三個(gè)最大”則按照依次遞減的方法進(jìn)行。 表 6 各桿件及節(jié)點(diǎn)的受力值 θ度 W FL FX FY Fq 0 15 30 45 3182 60 75 90 105 120 997 11780 135 150 165 29532 180 195 210 225 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 240 9482 255 270 285 300 315 330 345 12706 360 Ｖ帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （ 1） V帶傳動(dòng)比為 ： i=1inm = i1 為減速器減速比。1 E EP PPWW ??? （ 42） )1( m a x39。 （ 4） 重新計(jì)算 suW ，計(jì)算 sdW LrfrrfW eperrdsu ]..).([ ??? （ 26） LrrfW errdsd )..( ?? （ 27） 計(jì)算單井理論日產(chǎn)液量 Q ??? ep ns rfQ t/d （ 28） 計(jì)算工作扭矩 wT 、平衡扭矩 RT 、凈扭局 NT 及偏置角 ? TN＝ TW－ TR （ 29） 由于： ).( BWTFTW ??? （ 30） )sin(. ?? ?? MTR （ 31） 故有： )s i n (.)( ?? ????? MBWTFT N （ 32） 式中： TF — 扭矩因素；其值為： mCARTF ??sinsin? （ 33） W? — 懸點(diǎn)載荷值； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 )1( gaWW su ??? 上沖程 （ 34） )1( gaWW sd ??? 下沖程 （ 35） M— 平衡扭矩，調(diào)試值； τ — 偏置角，調(diào)試值； 在計(jì)算過程中，通過調(diào)試 M 及 τ，使計(jì)算出來的凈扭矩 TN滿足下述約束條件： ⑴ 、 NT 的正、負(fù)最大值均小于減速器的額定扭矩值； ⑵ 、 NT 的負(fù)值應(yīng)盡量小些； ⑶ 、上下沖程分別出現(xiàn)兩個(gè)的正峰值，其大小應(yīng)相等； ⑷ 、 NT 的均方根最小。 ⑺ 、 r —— 抽油桿的密度 )/( 3mkg 。 表 1 抽油機(jī)具體參數(shù)值 θ度 α度 δ度 β度 Aa 0 180 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 360 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 1011 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27角度 Θ加速度AaAa 圖 10 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。按平衡方式的不同可分為：機(jī)械平衡和氣動(dòng)平衡。目前，實(shí)際應(yīng)用的懸點(diǎn)最大沖程次數(shù)從 2~4min1? 到20 min 1? 。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(hào)的抽油機(jī)最大沖程的變化規(guī)律。選用皮帶時(shí)，本設(shè)計(jì)用普通 D型三角膠帶，至于三角膠帶的根數(shù)則視其傳遞的功率而定，長度則根據(jù)電動(dòng)機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)確定，每一種型號(hào)的抽油機(jī)配備有三個(gè)不同直徑的小皮帶輪，以滿足抽油機(jī)三個(gè)不同沖次數(shù)的需要，大皮帶輪則是每一種型號(hào)的減速器配備一個(gè)。國內(nèi)的部分偏置抽油機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)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。其型號(hào)為： ZLH— 1000。本次設(shè)計(jì)中采用的是偏心重結(jié)構(gòu)的曲柄。曲柄銷子和曲柄間一般用圓錐面相連，在銷子頭上用螺母固死銷子和曲柄，在曲柄上有 3~4 個(gè)錐 孔，用以改變沖程長度。另一種結(jié)構(gòu)是單獨(dú)橫梁，用于一般大型抽油機(jī)中，它由改變曲柄和連桿的連接點(diǎn)位置來調(diào)節(jié)沖程長度。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(shí)，必須將整個(gè)驢頭卸下，操作工作量大。 G 為減速器輸出軸中心線至底座底平面的距離，其大小決定了抽油機(jī)曲柄的長短，從而影響平衡塊的重量， G 越大，曲柄長度越長，在同一平衡扭矩的條件下，平衡塊越輕。 A 為游梁前臂長度，其大小取決于沖程長度和游梁的擺角，值得說明的是，前蘇聯(lián)和我國都是采用大擺角（約 1 弧度），而美國則是采用小擺角（一般為 44176。 （ 3） 抽油機(jī)工作時(shí)曲柄凈扭矩的波動(dòng)由懸點(diǎn)載荷與加速度變化引起。 （ 2） 曲柄軸中心線至中央軸承座中心水平距離 I 大于游梁后臂長度 C，兩者差接近于曲柄半徑 R，即 IC≈R。為了減小抽油機(jī)的功率，更進(jìn)一步的節(jié)約能源，需要一種替代抽油機(jī)來應(yīng)用于油田上的采油生產(chǎn)。這三種平衡方式形成的平衡扭矩曲線都是規(guī)則曲線，而抽油載荷扭矩曲線是非規(guī)則曲線，其疊加曲線存在較大的峰值和負(fù)扭矩。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。泵效提 高 10%～ 20%。該機(jī)特點(diǎn)在于連桿與游梁之間夾角始終為 90 度，曲柄轉(zhuǎn)角上沖程為 192度，下沖程為 168度，慣性負(fù)荷小，峰值扭矩小，比同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)小 60%，該機(jī)游梁支架與減速器底座直接連接，改善了整體受力。結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，可靠性高，耐久性好，操作維修方便，這些優(yōu)點(diǎn)是游梁式抽油機(jī)歷經(jīng)百年而經(jīng)久不衰的原因。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%，為油田電 耗的第一位，僅次于注水。 抽油機(jī)在油田的開采作業(yè)中具有不可替代的作用，是構(gòu)成“三抽”即：抽油機(jī) .抽油桿和抽油泵的一部分。由于我國油田的發(fā)展特 點(diǎn)（處于開發(fā)初期和中期，采用注水 措施），目前，無論在生產(chǎn)井?dāng)?shù)方面還是在原油總產(chǎn)量方面，自噴法都占相當(dāng)大的比重。自噴采油法的特點(diǎn)是利用地層本身的能量來舉升原油。在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)其它設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)油井的機(jī)械式開采。最后，進(jìn)行工況分析和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)。機(jī)械采油法又分為氣舉法和抽油法兩種。游 梁式抽油機(jī)有以下幾部分組成：電動(dòng)機(jī)、減速箱、四連桿機(jī)構(gòu)。 1 概述 選題背景 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用維護(hù)方便、適應(yīng)現(xiàn)場工況等優(yōu)點(diǎn) .在采油機(jī)械中，具有舉足輕重的地位。 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)的產(chǎn)生和使用由來已久，早在 120 年前就誕生了，目前，世界各個(gè)產(chǎn)油國仍在大面積的廣泛應(yīng)用。此外， LUFKIN 公司還生產(chǎn)前置式氣平衡抽油機(jī)，該機(jī)比同級(jí)常規(guī)抽油機(jī)外形尺寸小 35%，整機(jī)重量輕 40%，共有 26 種規(guī)格。 1980 年開始自行設(shè)計(jì)，研究制造國產(chǎn)抽油機(jī)，逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，不僅自給自足，而且還部分出口。 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。正因?yàn)槌橛洼d荷每時(shí)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。游梁式抽油機(jī)因有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、性能可靠等優(yōu)勢而在各油田廣泛應(yīng)用 , 但其能耗大、工作效率低 , 所以降低抽油機(jī)能耗 , 提高抽油機(jī)的工作效率具有重要意義。 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 2 偏置型抽油機(jī)工作原理與節(jié)能原理 工作原理 抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過 V帶和減速器帶動(dòng)曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。常規(guī)型抽油機(jī)加在曲柄的凈扭矩成周期變化 ，有時(shí)對(duì)電機(jī)做功，這樣的負(fù)載不利于普通電動(dòng)機(jī)的正常工作，是電機(jī)高能耗原因。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 3 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)的尺寸決定了其運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能及其能耗?！?6176。 驢頭 驢頭的作用是將游梁的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊繩的上下直線運(yùn)動(dòng)。游梁的高度為mm900 。 連桿 連桿一般都用無縫鋼管制成，兩端焊有連桿頭。平衡重，裝在曲柄上，類型較多，目前廣泛使用的有兩種，一種為一般偏心重結(jié)構(gòu)，另一種為扇形結(jié)構(gòu)。由于工作載荷大，一般小功率時(shí)采用斜齒，大功率時(shí)采用人字齒，并開始使用圓弧齒輪。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 支架 支架的主要作用是支承游梁，其高度必須滿足抽油機(jī)的沖程長度、井口高度及懸繩器的正常工作需要。底座上焊有減速器座和電動(dòng)機(jī)座，一般來說，電動(dòng)機(jī)座有兩種布置方式，一 種是直接在底座的主梁上焊接電動(dòng)機(jī)導(dǎo)軌，它的特點(diǎn)是抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但耗材多；另一種是用不同的型鋼單獨(dú)制作一個(gè)電動(dòng)機(jī)座，然后將該座焊接或鉚接在主座上，它的特點(diǎn)是節(jié)省材料。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖圖 8 API 常規(guī)型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)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(dòng)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 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 4 游梁抽油機(jī)的基本參數(shù)和分類 抽油設(shè)備的功用就是從一定的井深抽出一定數(shù)量的原油，所以，井深和產(chǎn)量就標(biāo)志著抽油設(shè)備的工作范圍。 根據(jù)懸點(diǎn)最大允許載荷 Q 的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種： 輕型 … ………………………… . KNQ 30max ? 中型 …………………………… KNQKN 10030 m a x ?? 重型 …………………………… . KNQ 100max ? 懸點(diǎn)最大沖程長度 maxS 它主要決定于抽油機(jī)的產(chǎn)量以及抽油機(jī)的基本尺寸和重量。 根據(jù)減速箱曲柄最大允許扭矩 maxM 的變化范圍，可將抽油機(jī)分為以下幾種： 小扭矩 ……………………… mKNM ?? 10m ax 中等扭矩 ……………… …. mKNMmKN ???? 3010 m a x 大扭矩 ………… .. ………… mKNMmKN ???? 6030 m a x 超大扭矩 ……………… … mKNM ?? 60m ax 如果將扭矩和沖程次數(shù)兩個(gè)基本參數(shù)相乘，就可得到抽油機(jī)單位 時(shí)間（一分鐘內(nèi)