【文章內容簡介】 游梁慣性效應并認為時，則上式可簡化為： (427)則連桿力在平行于游梁方向及垂直于游梁方向的分力為分別： (428) (429)其中，主要用于橫梁軸承座與游梁之間的連接螺栓的計算。 連桿力水平分力 (430)垂直分力 (431)表51sinsin00．98996．4196．028．581800．826100．97619．371900．773200．96127．242000．721300．94845．682100．676400．93846．132200．664500．93447．232300．631600．93631．412400．638700．94416．922500．665800．95714．832600．633900．9722700．7581000．9862800．8111100．9962900．86312013000．9091300．9953100．9461400．9803200．9741500．9553300．9921600．9213400．9991700．8773500．9983600．9895 抽油機的平衡分析 平衡重的設計從抽油機懸點載荷的變化規(guī)律，可以得出：游梁式抽油機在整個工作循環(huán)內載荷是不均勻的。對靜載荷來說，上沖程時，驢頭懸點需提起抽油機和油柱，這時電動機要付出很大的能量。到下沖程時，抽油桿依靠自重就可以下落，不但不需要電動機付出能量，反而對電動機做功，使電動機處于發(fā)電機運行狀態(tài)。因此，電動機在上、下沖程中的載荷是非常不均勻的，而懸點運動速度和加速度的變化又劇了這種不均勻性，載荷的不均勻性嚴重地影響了四連桿機構、減速器和電動機的壽命，也惡化了抽油桿的工作條件，使抽油桿斷裂次數(shù)顯著增加，所以，在游梁式抽油機—抽油泵裝置中必須合理地解決平衡問題，盡可能消除負功，使電動機、減速箱的載荷變均勻，以避免上述種種缺點。 游梁式抽油機的平衡原理目前，游梁式抽油機的平衡采用機械平衡和氣動平衡兩種方式，而應用最廣泛的游梁式抽油機是機械平衡式抽油機。而在機械平衡中，按照平衡重的位置不同又可分為游梁平衡、曲柄平衡和復合平衡三種。游梁平衡就是把平衡重裝在游梁的尾部，平衡重的位置不變，大小可調；曲柄平衡是將平衡重裝在曲柄上，平衡重的位置可調而大小不變；復合平衡的平衡重裝在游梁和曲柄兩處，綜合了上面兩種平衡重的特點。采用復合平衡的游梁式抽油機在游梁尾端和曲柄上都裝了平衡重。在懸點下沖程時，要把這些平衡重從低處抬到高處，從而增加了平衡重的位能。為了抬高平衡重，除了依靠抽油桿柱下落所放出的位能外，還要電動機付出部分能量，所以消除了下沖程時電動機反而接受能量的現(xiàn)象。而上沖程時平衡重由高處下落，把下沖程時存儲的位能釋放出來，幫助電動機去提升抽油桿柱和油柱，這就減小了電動機在上沖程時給出的能量等于下沖程時給出的能量，也就是電動機在懸點上、下沖程所做的功相等。 平衡準則在設計計算抽油機的平衡時，必須首先討論抽油機的平衡準則，即：抽油機究竟怎樣才算平衡，目前應用的有三種平衡準則，分別介紹如下。準則一 ——抽油機電動機上、下沖程做功相等首先根據抽油機電動機上、下沖程做功峽谷氖燈這一準則求出下沖程時機械平衡或氣動平衡裝置應存儲能量的大小或上沖程時抽油機下落所應釋放能量的大小。下沖程時，平衡裝置存儲的能量應等于電動機下沖程所做的功與下沖程抽油桿柱下落所做的功之和 (51)上沖程時，平衡裝置釋放的能量（等于下沖程時貯存的能量）加上電動機沖程所做的功等于沖程提升抽油桿柱和油柱所做的功 (52)根據平衡準則，電動機下沖程做的功等于電動機上沖程做的功即，則由上式得 (53)準則二 ——懸點上下沖程中減速箱曲柄軸峰值扭矩相等。準則三 ——整個沖程中減速箱曲柄軸扭矩均方根值最小。在抽油機設計時，利用準則一設計平衡裝置比較簡單易行，面且利用準則一設計的最大平衡扭矩值比準則三設計的結果大，這樣，也便于現(xiàn)場應用準則三檢驗及調整抽油機的平衡。所以在本次設計中，我選用的是準則一。 機械平衡重的計算對于彎游梁抽油機，采用游梁和曲柄復合平衡的方式,平衡重計算公式為： (54)——游梁平衡重重力，N——離支點的距離，m——曲柄平衡重重力，N——的平衡半徑,m——游梁部件的自重，N——重心到支架支點的距離，m——曲柄自重，N——重心半徑，m——懸點上沖程開始時，曲柄與12點鐘之間的夾角，即上沖程開始時曲柄的初始角；——機構的極位夾角；——懸點上死點時，游梁前臂與水平線之夾角；——懸點下死點時，游梁前臂與水平線之夾角；——曲柄平衡重重心線與曲柄中心線之夾角。 代入數(shù)值得： = =3t 減速器扭矩計算復合平衡抽油機曲柄銷計算時采用如下符號（在平衡中出現(xiàn)的不在說明）：P——懸點載荷，N；——游梁平衡重重心得到游梁旋轉中心的距離，m；——連桿所受的拉力，N；T——連桿力在曲柄切向上得分力，沿曲柄旋轉方向為正值，m；M——減速箱曲柄軸輸出扭矩，沿曲柄旋轉方向為正值，N*m。為了便于分析，將曲柄平衡重力Q曲及曲柄自重折算至曲柄銷處，這種折算要保證折算前后對曲柄旋轉中心的力矩不變，折算后的等效載荷用來表示。首先取游梁為研究對象，將諸力對游梁旋轉中心取力矩可得連桿力為：Pc=　 (55)則連桿力在曲柄切向上的分力T為:T=－ (56)取曲柄為研究對象，為提升油井內的抽油桿柱和油柱，減速箱曲柄軸輸出扭矩M，曲柄平衡塊重力與曲柄自重的等效載荷所產生的扭矩共同克服切向力T所產生的扭矩，由曲柄平衡條件: 　　　 (57)則 M= (58)上式中的第一項表示懸點載荷P在曲柄上產生的扭矩，稱為油機負荷扭矩： 上式中的 只取決于抽油機的幾何尺寸和曲柄轉角θ，其意義為單位懸點載荷在曲柄上所產生的扭矩，將其稱之為扭矩因數(shù)，用表示： = 式中的QeRsinθ為曲柄自重及曲柄平衡平衡重在曲柄軸上所產生的扭矩，稱之為曲柄平衡扭矩，用MC表示，而 則為游梁平衡重在曲柄上產生的扭矩，用My表示，則MC,My為：MC=QeRsinθ－MCmaxsinθMy= (59)式中，MCmax——曲柄最大平衡扭矩，即曲柄處于水平位置時曲柄自重及曲柄平衡重對曲柄所產生的扭矩。由上式簡化后，上式可寫成：M= 在上式中未考慮抽油機游梁，驢頭，連桿和橫梁等結構部件的自重。當考慮抽油機本身的結構不平衡重時，可寫成：M= 式中B為抽油機的結構不平衡重，其值等于連桿與曲柄銷脫開時，為了保持游梁處于水平位置而需要加在光桿上的力。此力向下時B取正值；向上時取負值。B值可以實測，也可以根據抽油機部件的重力計算。在式中，由于考慮了游梁擺角的影響及游梁平衡重的慣性力矩，因此公式比較復雜。為了簡化計算，可以忽略上述兩項的影響。則公式可簡化為：對于復合平衡抽油機扭矩計算公式： M= 表 510180101902020030210402205023060240702508026090270100280110290120300130310140320150330160340170350360（1）最大扭矩計算在分析抽油機使用的大量統(tǒng)計資料基礎上得知：絕大多數(shù)情況下，減速箱曲柄軸的最石扭矩值和懸點的峰值載荷是同時產生的，根據勒瑪柴諾夫經驗公式計算 ＝ 對于此抽油機，～最后得出＝ kN6 抽油機動力裝置的選擇 電動機的選擇目前，游梁式抽油機大多以異步電動機作為動力，且采用的電動機多為常規(guī)轉差率電動機。這類電動機在額定工況下的裝差率Sn5%,當軸上扭矩變化時，其轉速變化很小，一般可以看成轉速恒定。（1）起升功率的計算 已知原始數(shù)據如下：：80kN。：、。 ：37kNm；：6，8，10min1。：456mm。由已知數(shù)據可知光桿的起下速度：V= (6/60)==(8/60)= m/s=(10/60)= m/s由此可知：　　　 m/s 　　　 m/s則起升功率為：FV = 80kN(~)=(24~)kW(2)選擇電動機的容量抽油機的功率 電動機所需的工作功率為V帶傳動的合理傳動比 =2～4二級圓柱齒輪減速器的傳動比 =8～40則總傳動比合理范圍為 =16～160故，曲柄轉速： n=（Pw9550）/T =(9550)kW/(3710 179。)N =一般抽油機要求電動機的轉速不需要很高，而它承受的扭矩很大，所以主要考慮它的啟動扭矩就可以了。選用電動機型號： Y280S8；電動機的主要性能參數(shù)、尺寸見表61表61型號額定功率（KW）轉速(r/min)額定頻率（Hz）同步轉速(r/min)Y280S8；3774050750 抽油機的傳動設計 減速器的設計1．總傳動比由于選擇電動機滿載轉速nm和工