【導(dǎo)讀】抽油機(jī)是構(gòu)成采油設(shè)備重要組成部分。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。偏置型抽油機(jī)是在常規(guī)型抽油機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的，通。過對(duì)曲柄的改造和尺寸的優(yōu)化獲得。本文介紹了偏置型抽油機(jī)工作原理、節(jié)能原理以。首先，根據(jù)已知的參數(shù)，對(duì)抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)在幾何、運(yùn)動(dòng)、和動(dòng)力學(xué)。進(jìn)行了系列的分析與計(jì)算，闡述了這種設(shè)備的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其次、對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行了工藝。與選用，說明了該型設(shè)備在性能方面同其它種類設(shè)備的差異。中間過程的有關(guān)計(jì)算部分，利用Excel軟件進(jìn)行了編程調(diào)試。目前，采油方法有自噴采油法和機(jī)械采油法。自噴采油法的特點(diǎn)是利用地層本身。隨著油田的不斷開發(fā)，地層能量逐漸消耗。為了保證原油的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，這些油井不能繼續(xù)用自噴法開采。機(jī)械采油法又分為氣舉。氣舉法的特點(diǎn)是利用壓縮氣體的能量，把原油提升到地面；而抽油。法的特點(diǎn)是將各種結(jié)構(gòu)的泵放到井下抽油，所以抽油法又叫泵法。從國外石油最發(fā)達(dá)

　　

【正文】 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 主要構(gòu)件的受力計(jì)算 建立力學(xué)模型 圖 12 偏置式抽油機(jī)受力分析簡圖 計(jì)算 QRYXL FFFFF , WC AFL ?? ?sin （ 44） ))s i n (( ????? WFF LY ?? （ 45） )co s( ?? ??? LX FF （ 46） ? FF ? （ 47） ? FF ? （ 48） 22 YXR FFF ?? （ 49） 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 YXFFtg 1??? （ 50） 計(jì)算工作扭矩 WT ?s in. RFRFT LtW ?? 即： WCARTW ?? ??sinsin （ 51） 從上面的一系列受力計(jì)算公式中可以看出： 1）懸點(diǎn)載荷是對(duì)各桿件和節(jié)點(diǎn)受力大小影響最大的因數(shù)。因?yàn)閼尹c(diǎn)載荷是變化的，所以各個(gè)桿件和節(jié)點(diǎn)的受力也是變化的。 2）因?yàn)樵谑芰τ?jì)算公式中包括各個(gè)桿件長度和轉(zhuǎn)角及懸點(diǎn)的加速度，所以，各桿件和節(jié)點(diǎn)的受力大小在一定程度上取決于抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)。 作表 6,其內(nèi)容為 RYXL FFFFW ,, 39。? 。 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。 （ 2）確定 計(jì)算功率 kwPKP Ac ????? 式中 AK 為工況系數(shù)， 0P 為電機(jī)輸出功率 （ 3）選擇帶型號(hào) 根據(jù) m in/7 4 0,66 rnkwP mC ?? ， 查表初步選用 D型帶。 （ 4）選取帶輪基準(zhǔn)直徑 1d 、 2d 查表選取小帶輪基準(zhǔn)直徑 mmdd 4301 ? ， 則大帶輪基準(zhǔn)直徑 3 5 7430)()1( 12 ??????? dd did ? 式 中 ? 為帶的滑動(dòng)率，通常?。?1%～ 2%） ,查表后取 mmdd 13602 ? 。 （ 5）驗(yàn)算帶速 V 740430100060 1 ?? ????? ?? md ndV m/s 在 10～ 20m/s范圍內(nèi)，Ｖ帶充分發(fā)揮。 （ 6）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 在 )(2)( 21021 dddd ddadd ???? 范圍內(nèi)，初定中心距 mma 6000 ? 所以帶長 16004 )4301360()1360430(2160024 )()(22202122100 ? ??????????? ?? a ddddaL ddddd = 查圖選取 D 型帶的基準(zhǔn)長度 mmLd 6300? ，得實(shí)際中心距 ? ?8 )(8)(2)(2 22122121 dddddddd ddddLddLa ???????? ?? = ? ?8 )4301360(8)1360430(63002)1360430(63002 22 ?????????? ?? =. 取 a=1668mm 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 （ 7）驗(yàn)算小帶輪包角 1? ?????? 8430136 121 ?????????? a dd dd? 包角合適。 （ 8）確定 V帶根數(shù) Z 因 mmdd 4301 ? ，帶速 v=，傳動(dòng)比 i=,查表得單根 V 帶所能傳遞的功率 kwP 120 ? ，功率增量 kwP ?? ，包角修正系數(shù) ??K ，帶長修正系數(shù) ?LK 則由公式得 )( 54)( 00 ??????? Lc KKPP PZ ? 故選 6 根帶。 （ 9）確定帶的初拉力 單根普通Ｖ帶張緊后的初拉力為 NvqKVZ PF C ) ( 66500)(500 220 ????? ??????? ? （ 10）計(jì)算帶輪所受壓力 QF 利用公式 NSi nSi nFZFQ 0 ???????? 具體帶與帶輪的主要參數(shù)見下圖： 至此，機(jī)械平衡偏置式抽油機(jī)的計(jì)算全部結(jié)束。 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 6 主要承載構(gòu)件的校核計(jì)算 常規(guī)抽油機(jī)的運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄、連桿、游梁、橫梁、支架及底座組成的四連機(jī)構(gòu)，其主要的承載構(gòu)件有：驢頭、游梁、橫梁、曲柄、連桿、支架及底座，還有連接它們的軸承（三大軸承）及銷、螺栓等受力件。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。 由于沖程長度決定抽油機(jī)的體積，故，在同樣條件下，選擇最 大沖程長度的抽油機(jī)進(jìn)行校核計(jì)算。 游梁的強(qiáng)度計(jì)算 游梁的截面尺寸為 900 350，其上下翼板的厚度為 mm30 ，側(cè)板厚度為mm15 ，根據(jù)材料力學(xué)原理和游梁的受載情況，從而可以確定游梁中心截面的應(yīng)力最大，考慮到墊板的作用，只對(duì)游梁的本體進(jìn)行計(jì)算，這種計(jì)算是偏于安全的，另外，由于游梁的結(jié)構(gòu)為方形，其柔度 μ 一般不超過 10，故不作穩(wěn)定性和疲勞計(jì)算。 游梁抗彎剛度為： 393333 10113121359006 8503169003506 mH bhBHW N ???? ?????? 游梁所承受的最大彎矩 為： )(8 2 8 4 0 01 9 0 0 0 a x NmWAM Y ????? 游梁的最大應(yīng)力為： )()( MP aMP aWM NYY ???? 滿足 API 規(guī)定的要求。 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 橫梁的校核計(jì)算 橫梁體的結(jié)構(gòu)的主要尺寸為：總長為 mm2762 ，兩連桿銷孔之間的距離為2562mm，螺栓孔的跨度為 670mm；連桿主體材料為 H 型鋼，規(guī)格為： 400 200，相應(yīng)的抗彎剛度為： 31061cm ，即 WN= 31061000 mm 。 根據(jù)橫梁的工作特點(diǎn)，可將其簡 化為兩端簡支的純彎梁計(jì)算模型，其中間受純彎矩作用，這樣，可選取相應(yīng)的危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核計(jì)算，即螺栓外孔處為最危險(xiǎn)截面。 根據(jù)橫梁的載荷譜及結(jié)構(gòu)尺寸，橫梁危險(xiǎn)截面所受的最大彎矩為：MY= KN414787 ； 其最大彎曲應(yīng)力為： MP aWM NYY 414 78 7 3 ???? ?? 由于校核計(jì)算只考慮了橫梁本體，還沒有考慮加強(qiáng)板的作用，故，我們認(rèn)為其強(qiáng)度是足夠的。同樣，對(duì)于橫梁結(jié)構(gòu)不作穩(wěn)定性計(jì)算和疲勞計(jì)算。 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。 本連桿體的尺寸為 φ 76 10，其所受的最大拉力為： ； 連桿體的截面積為： 222 )1676( mmA ???? ? ㎜2； 連桿的拉應(yīng)力為： ??? AF LL? Mpa 由此可見連桿的強(qiáng)度滿足使用要求 支架軸承校核 支架軸承作低速擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍在 0176。 ～ 53176。之間變化，承受的是非穩(wěn)定的周期變化載荷，最大值受力為 ，最小受力為 ，則有： 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 NPPF r 47255)2(31 m i nm a x ????? kg 由于該處安裝了兩付軸承，故，每一付軸承的受力為： NFFF rrr 2913142121 ???? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，單列短圓柱滾子軸承（ 42244）的基本性能參數(shù)為： Cr=668kN ， Cor=618 kN，同時(shí)，由于 Fa=0，故有： kNFYFFP rar ???? KNFYFXFP rar ???? ⑴、 靜強(qiáng)度校核 根據(jù)其工作特點(diǎn)，取瞬時(shí)動(dòng)載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?Sr SPCS ????? 618000 ? 由此可見，支架軸承的靜強(qiáng)度足夠。 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 F rTH 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 壽命可更長，故該軸承的壽命足夠。 尾座軸承校核 尾座軸承作低速擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍在 0176。 ～ 71176。之間變化，承受的是非穩(wěn)定的周期變化載荷，最大值受力為 ，最小受力為 ，這樣，則有： 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 NPPF r 290153)2(31 m inm a x ????? 由于該處安裝了一付軸承，故，每一付軸承的受力為： NFFF rrr 2 9 0 1 5 321 ??? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，雙列調(diào)心滾子軸承（ 3636）的基本性能參數(shù)為： C=1240kN ， Co=1340kN， X=1， Y=，同時(shí)，由于 Fa=0，故有： KNFYFFP rar ???? KNFYFXFP rar ???? ⑴、 靜強(qiáng)度校核 根據(jù)其工作特點(diǎn)，取瞬 N 時(shí)動(dòng)載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?SSPCS ????? 1340000 ? 由此可見，尾軸承的靜強(qiáng)度足夠。 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。 曲柄銷軸承校核 曲柄銷軸承作低速轉(zhuǎn)動(dòng)， 承受的是非穩(wěn)定的周期變化載荷，最大值受力為，最小受力為 ，這樣，則有： KNPPF r )2(31 m inm a x ????? 由于該處安裝了兩付軸承，故，每一付軸承的受力為： 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 KNFFF rrr ???? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，雙列調(diào)心滾子軸承（ 3628）的基本性能參數(shù)為： C=808kN ， Co=805kN， X=1， Y=，同時(shí)，由于 Fa=0，故有： KNFYFFP rar ????? KNFYFXFP rar ????? ⑴、靜強(qiáng)度校核 根據(jù)其工作特點(diǎn)，取瞬時(shí)動(dòng)載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?SSPCS ????? 805000 ? 由此可見，尾軸承的靜強(qiáng)度足夠。 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)） 由此可見，該軸承的壽命足夠。