【文章內(nèi)容簡介】 游梁慣性效應(yīng)并認(rèn)為時(shí)，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(jì)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(jī)的平衡分析 平衡重的設(shè)計(jì)從抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的變化規(guī)律，可以得出：游梁式抽油機(jī)在整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)載荷是不均勻的。對(duì)靜載荷來說，上沖程時(shí)，驢頭懸點(diǎn)需提起抽油機(jī)和油柱，這時(shí)電動(dòng)機(jī)要付出很大的能量。到下沖程時(shí)，抽油桿依靠自重就可以下落，不但不需要電動(dòng)機(jī)付出能量，反而對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。因此，電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中的載荷是非常不均勻的，而懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)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(yán)重地影響了四連桿機(jī)構(gòu)、減速器和電動(dòng)機(jī)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(jī)—抽油泵裝置中必須合理地解決平衡問題，盡可能消除負(fù)功，使電動(dòng)機(jī)、減速箱的載荷變均勻，以避免上述種種缺點(diǎn)。 游梁式抽油機(jī)的平衡原理目前，游梁式抽油機(jī)的平衡采用機(jī)械平衡和氣動(dòng)平衡兩種方式，而應(yīng)用最廣泛的游梁式抽油機(jī)是機(jī)械平衡式抽油機(jī)。而在機(jī)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(fù)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(diào)；曲柄平衡是將平衡重裝在曲柄上，平衡重的位置可調(diào)而大小不變；復(fù)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(diǎn)。采用復(fù)合平衡的游梁式抽油機(jī)在游梁尾端和曲柄上都裝了平衡重。在懸點(diǎn)下沖程時(shí)，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(dòng)機(jī)付出部分能量，所以消除了下沖程時(shí)電動(dòng)機(jī)反而接受能量的現(xiàn)象。而上沖程時(shí)平衡重由高處下落，把下沖程時(shí)存儲(chǔ)的位能釋放出來，幫助電動(dòng)機(jī)去提升抽油桿柱和油柱，這就減小了電動(dòng)機(jī)在上沖程時(shí)給出的能量等于下沖程時(shí)給出的能量，也就是電動(dòng)機(jī)在懸點(diǎn)上、下沖程所做的功相等。 平衡準(zhǔn)則在設(shè)計(jì)計(jì)算抽油機(jī)的平衡時(shí)，必須首先討論抽油機(jī)的平衡準(zhǔn)則，即：抽油機(jī)究竟怎樣才算平衡，目前應(yīng)用的有三種平衡準(zhǔn)則，分別介紹如下。準(zhǔn)則一 ——抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)上、下沖程做功相等首先根據(jù)抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)上、下沖程做功峽谷氖燈這一準(zhǔn)則求出下沖程時(shí)機(jī)械平衡或氣動(dòng)平衡裝置應(yīng)存儲(chǔ)能量的大小或上沖程時(shí)抽油機(jī)下落所應(yīng)釋放能量的大小。下沖程時(shí)，平衡裝置存儲(chǔ)的能量應(yīng)等于電動(dòng)機(jī)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(shí)，平衡裝置釋放的能量（等于下沖程時(shí)貯存的能量）加上電動(dòng)機(jī)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(jù)平衡準(zhǔn)則，電動(dòng)機(jī)下沖程做的功等于電動(dòng)機(jī)上沖程做的功即，則由上式得 (53)準(zhǔn)則二 ——懸點(diǎn)上下沖程中減速箱曲柄軸峰值扭矩相等。準(zhǔn)則三 ——整個(gè)沖程中減速箱曲柄軸扭矩均方根值最小。在抽油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，利用準(zhǔn)則一設(shè)計(jì)平衡裝置比較簡單易行，面且利用準(zhǔn)則一設(shè)計(jì)的最大平衡扭矩值比準(zhǔn)則三設(shè)計(jì)的結(jié)果大，這樣，也便于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用準(zhǔn)則三檢驗(yàn)及調(diào)整抽油機(jī)的平衡。所以在本次設(shè)計(jì)中，我選用的是準(zhǔn)則一。 機(jī)械平衡重的計(jì)算對(duì)于彎游梁抽油機(jī)，采用游梁和曲柄復(fù)合平衡的方式,平衡重計(jì)算公式為： (54)——游梁平衡重重力，N——離支點(diǎn)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(diǎn)的距離，m——曲柄自重，N——重心半徑，m——懸點(diǎn)上沖程開始時(shí)，曲柄與12點(diǎn)鐘之間的夾角，即上沖程開始時(shí)曲柄的初始角；——機(jī)構(gòu)的極位夾角；——懸點(diǎn)上死點(diǎn)時(shí)，游梁前臂與水平線之夾角；——懸點(diǎn)下死點(diǎn)時(shí)，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(jì)算復(fù)合平衡抽油機(jī)曲柄銷計(jì)算時(shí)采用如下符號(hào)（在平衡中出現(xiàn)的不在說明）：P——懸點(diǎn)載荷，N；——游梁平衡重重心得到游梁旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)方向?yàn)檎担琺；M——減速箱曲柄軸輸出扭矩，沿曲柄旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎担琋*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(duì)曲柄旋轉(zhuǎn)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(duì)象，將諸力對(duì)游梁旋轉(zhuǎn)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(duì)象，為提升油井內(nèi)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(chǎn)生的扭矩共同克服切向力T所產(chǎn)生的扭矩，由曲柄平衡條件: 　　　 (57)則 M= (58)上式中的第一項(xiàng)表示懸點(diǎn)載荷P在曲柄上產(chǎn)生的扭矩，稱為油機(jī)負(fù)荷扭矩： 上式中的 只取決于抽油機(jī)的幾何尺寸和曲柄轉(zhuǎn)角θ，其意義為單位懸點(diǎn)載荷在曲柄上所產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shí)曲柄自重及曲柄平衡重對(duì)曲柄所產(chǎn)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(jī)游梁，驢頭，連桿和橫梁等結(jié)構(gòu)部件的自重。當(dāng)考慮抽油機(jī)本身的結(jié)構(gòu)不平衡重時(shí)，可寫成：M= 式中B為抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)不平衡重，其值等于連桿與曲柄銷脫開時(shí)，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(shí)B取正值；向上時(shí)取負(fù)值。B值可以實(shí)測(cè)，也可以根據(jù)抽油機(jī)部件的重力計(jì)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(fù)雜。為了簡化計(jì)算，可以忽略上述兩項(xiàng)的影響。則公式可簡化為：對(duì)于復(fù)合平衡抽油機(jī)扭矩計(jì)算公式： M= 表 510180101902020030210402205023060240702508026090270100280110290120300130310140320150330160340170350360（1）最大扭矩計(jì)算在分析抽油機(jī)使用的大量統(tǒng)計(jì)資料基礎(chǔ)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(diǎn)的峰值載荷是同時(shí)產(chǎn)生的，根據(jù)勒瑪柴諾夫經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 ＝ 對(duì)于此抽油機(jī)，～最后得出＝ kN6 抽油機(jī)動(dòng)力裝置的選擇 電動(dòng)機(jī)的選擇目前，游梁式抽油機(jī)大多以異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，且采用的電動(dòng)機(jī)多為常規(guī)轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)。這類電動(dòng)機(jī)在額定工況下的裝差率Sn5%,當(dāng)軸上扭矩變化時(shí)，其轉(zhuǎn)速變化很小，一般可以看成轉(zhuǎn)速恒定。（1）起升功率的計(jì)算 已知原始數(shù)據(jù)如下：：80kN。：、。 ：37kNm；：6，8，10min1。：456mm。由已知數(shù)據(jù)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(dòng)機(jī)的容量抽油機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為V帶傳動(dòng)的合理傳動(dòng)比 =2～4二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比 =8～40則總傳動(dòng)比合理范圍為 =16～160故，曲柄轉(zhuǎn)速： n=（Pw9550）/T =(9550)kW/(3710 179。)N =一般抽油機(jī)要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(dòng)扭矩就可以了。選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y280S8；電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)、尺寸見表61表61型號(hào)額定功率（KW）轉(zhuǎn)速(r/min)額定頻率（Hz）同步轉(zhuǎn)速(r/min)Y280S8；3774050750 抽油機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 減速器的設(shè)計(jì)1．總傳動(dòng)比由于選擇電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工