【導讀】目前,采油方法有有自噴采油法和機械采油法兩種。自噴采油法的特點是利用地。層本身的能量來舉升原油，是最經(jīng)濟的采油方法。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。約80%左右，而抽油法所開采的原油占半數(shù)以上。發(fā)初期和中期，采用注水措施），目前，無論在生產(chǎn)井數(shù)方面還是在原油總產(chǎn)量方面，抽油機規(guī)范中游梁式抽油機的種類有四種，它們分別是：常規(guī)型抽油機、異相。曲柄平衡抽油機、前置式氣平衡抽油機、前置式曲柄平衡抽油機。游梁式抽油機有以下幾部分組成：電動機、減速箱、四連桿機構(gòu)。電動機通過三角皮帶傳動帶動減速箱。抽油機的工作條件比較惡劣，全天候常年野外連續(xù)運轉(zhuǎn)，而且絕大多數(shù)時間處于無人監(jiān)護狀態(tài)。因此要求抽油機具有良好的可靠性、耐久性；勢，適合各種工況下的原油開采，是一種綜合性能較好的抽油機。與最大沖程長度maxS共同確定了抽油機的。它主要決定于抽油機的產(chǎn)量以及抽油機的基本尺寸和重量。

　　

【正文】 2( 7 6 5 6 ) 2 0 7 3 .4 54A m m?????； 連桿的拉應力為： a x ??? AF LL? MPa 由此可 見連桿的強度滿足使用要求 曲柄銷強度校核 曲柄銷在游梁式抽油機中 是一個關鍵零件，一旦損壞斷脫，抽油機就不能工作，嚴重地影響油井生產(chǎn)，甚至會發(fā)生重大的設備事故，所以需要精心設計 ，并進行校核。 圖 15 曲柄銷軸計算用圖 2 6 8 11 4 7 4 5 8m a xm a x ????? mFM L 316z DW ?? = 3cm 曲柄銷靜強度條件為： MP aWM z 681m a xm a x ???? 其中 ][? —— 許用應力， 230MPa 求得 zWMmaxmax ?? =140MPa ][?? 主要承載構(gòu)件的校核計算 第 37 頁 (共 50 頁 ) 支架軸承校核 支架軸承作低速擺動，其擺動范圍在 0176。 ～ 56176。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： NPPF r )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 ???? 查《機械設計手冊》，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，由于 Fa=0，故有： kNFYFFP rar ???? KNFYFXFP rar ???? 靜強度校核 根據(jù)其工作特點，取瞬時動載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?Sr SPCS ????? 618000 ? 由此可見，支架軸承的靜強度足夠。 壽命計算 查《機械設計手冊》，軸承壽命的計算公式為： ????????? 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） 考慮到此軸承作低速擺動，如果折算成圓周運動，則其壽命 可更長，故該軸承的壽命足夠。 尾座軸承校核 抽油機計算機輔助設計 第 38 頁 (共 50 頁 ) 尾座軸承作低速擺動，其擺動范圍在 0176。 ～ 75176。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： NPPF r 1535 81)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 1 5 3 5 8 121 ??? 查《機械設計手冊》，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，由于 Fa=0，故有： KNFYFFP rar ???? KNFYFXFP rar 5 8 5 30 ???? 靜強度校核 根據(jù)其工作特點，取瞬 N時動載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?SSPCS ????? 1240000 ? 由此可見，尾軸承的靜強度足夠。 壽命計算 查《機械設計手冊》，軸承壽命的計算公式為： ????????? 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） 考慮到此軸承作低速擺動，如果折算成圓周運動，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， 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： 主要承載構(gòu)件的校核計算 第 39 頁 (共 50 頁 ) 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： KNFFF rrr ???? 查《機械設計手冊》，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，由于 Fa=0，故有： KNFYFFP rar ????? KNFYFXFP rar ????? 靜強度校核 根據(jù)其工作特點，取瞬時動載系數(shù)為μ =，靜安全系數(shù) ? ? ?sS ，則有： ? ?SSPCS ????? 805000 ? 由此可見，尾軸承的靜強度足夠。 壽命計算 查《機械設計手冊》，軸承壽命的計算公式為： ????????? 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） 由此可見，該軸承的壽命足夠。 ansys 分析 曲柄銷的 ansys 分析 在導致抽油機故障的原 因中 ， 曲柄銷損壞所占比例較大，所造成的后果也更為嚴重 。下面用 ansys 軟件 對曲柄銷 進行建模并分析。 將在 ProE 中建好的曲柄銷模型直接導入 ansys 中。并進行初步預處理得： 抽油機計算機輔助設計 第 40 頁 (共 50 頁 ) 對模型進行約束并加載： 求解并查看變形圖和應力圖： 抽油機輔助設計軟件 第 41 頁 (共 50 頁 ) 由以上分析圖形知：在曲柄銷受力的過程中，曲柄配合的部分變形和受力均較大， 抽油機計算機輔助設計 第 42 頁 (共 50 頁 ) 且受力最大和最小區(qū)域均在與曲柄配合的與軸徑較小的階梯處的 過渡部分。 游梁 的 ansys 分析 將在 ProE 中建好的游梁模型直接導入 ansys 中。并進行初步預處理得 加載并求解得變形 圖 為： 應力圖為： 抽油機輔助設計軟件 第 43 頁 (共 50 頁 ) 由以上分析圖形知 ：游梁的危險區(qū)域為游梁前臂與支架相接處。 Visual Basic 的特點及優(yōu)點 （ 1）可視化的設計平臺 在 Visual Basic 中，需要什么樣的界面或工具，安防相應的對象 (控件 )即可，所見即所得，特別方便，是真正的 Visual。 （ 2）面向?qū)ο蟮脑O計方法 按鈕 ，文本框，列表框，窗口，屏幕，打印機等都是程序中的對象。在 VB 中編程者將這些對象采用搭積木的方式就可以構(gòu)建出程序，這就使程序設計變得輕松有趣。 （ 3）事件驅(qū)動的編程機制 VB 中，程序的執(zhí)行是由事件；來驅(qū)動。程序員不必設計程序執(zhí)行的過程順序，只要設計出當某一事件發(fā)生時要執(zhí)行的代碼即可。這樣，就大大提高了編程的效率。 （ 4）易學易用 由于 VB 發(fā)源于 Basic,所以 Basic 的簡單易用的特性被很好的保留下來，不需要有較多的計算機專業(yè)知識即可輕松上手。 （ 5）使用方便 VB 的編程工作輕松有趣。 VB 中提供了很輕松的編程環(huán)境。 （ 6）功能完備 用 VB 編寫各種應用程序，包括數(shù)據(jù)庫，多媒體，網(wǎng)絡等。 抽油機計算機輔助設計 第 44 頁 (共 50 頁 ) 軟件 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu) 運動分析模塊 根據(jù)給定的參數(shù)來求解并動態(tài)顯示出懸點的位移，速度，加速度，扭矩因數(shù)隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律曲線。 運動分析界面設計： 游梁式抽油機計算機輔助設計軟件系統(tǒng) 運動分析模塊 動力分析模塊 強度分析模塊 人工示圖曲線 扭矩曲線 懸點位移曲線 懸點速度曲線 懸點加速度曲線 扭矩因數(shù)曲線 抽油機所受外力 零件強度校核 抽油機輔助設計軟件 第 45 頁 (共 50 頁 ) 懸點運動曲線 顯示 ： 幾何參數(shù) 計算結(jié)果： 抽油機計算機輔助設計 第 46 頁 (共 50 頁 ) 動力分析模塊 根據(jù)選定的參數(shù)來求解并顯示出人工示 圖和扭矩曲線 總結(jié) 第 47 頁 (共 50 頁 ) 強度分析模塊 根據(jù)求得的參數(shù)來求解并顯示主要部件的受力和強度 結(jié)果分析 (1)本輔助設計系統(tǒng)運用模塊化的結(jié)構(gòu)設計方法和 VB 的可視化界面，交互性能良好，操作簡單，方便。 (2)提高了設計速度，縮短了抽油機的設計周期 。 總結(jié) 本次設計是在 老師的指導下，由自己獨立完成。為了完成這長達十六周的設計任務，我在圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料。由于此次設計所涉及的內(nèi)容較多，并且這是本人第一次做這樣的設計，難免會出現(xiàn)一些不妥之處。 本文介紹了 常規(guī)復合 型游梁 式抽油機的工作原理 和設計過程 ， 詳細分析了抽油機的運動分析和動力分析，并且對主要部件進行了強度校核。在進行這些分析計算時，用到了自己在大學里學習的專業(yè)知識，其中有很多已經(jīng)遺忘，但是我還是不怕麻煩的重新學習，并運用與設計中。知識就時在不斷的應用中得到加強。 在對抽油機具體參數(shù)的計算過程中，由于所得加速度的圖線與實際不符，經(jīng)過反復核查公式和與加速度有關的各個變量，經(jīng)復修改，終于 得到了正確的圖線。 在對游梁及曲柄銷建模和 ansys 分析的過程中，利用了在 ProE 中建好模型，然后導入 ansys 中進行分析的方法，這期間 也遇到了導入模型不成功，劃分網(wǎng)格失敗等問題，通過不斷嘗試和優(yōu)化，終于取得了初步成效。 在編制計算機輔助軟件的過程中，由于初次學習 VB，時間緊，內(nèi)容多，只是初識了 VB 的一些功能和應用，下去后一定會不斷完善此過程。 參考文獻 [1]孫恒，陳作模，葛文杰 .機械原理 [M].第七版，高等教育出版社， ， 109～ 150 抽油機計算機輔助設計 第 48 頁 (共 50 頁 ) [2] 萬邦烈 .采油機械設計計算 [M].第三版，石油工業(yè)出版社， ,1～ 113。 [3] 劉鴻文 .材料力學（上） [M].第三版，高等教育出版社， ， 378～ 399。 [4] 濮良貴，紀名剛 .機械設計 [M].第七版，高等教育出版社， 2020. 7， 22～ 32。 [5] 朱景梓 .英漢機械工程手冊 [M].科學出版社， 。 [6] 蔡春源 .新編機械設計手冊 [M].遼寧科學技術出版 。 [7] 成大先 .機械設計手冊 [M].化學工業(yè)出版社 。 [8] 兆文清 .抽油機及其節(jié)能技術 [M].北京科學技術出版 。 [9] 張自學，兆文清，王鋼 .國內(nèi)外新型抽油機 [M].北京：石油工業(yè)出版社， 1994。 [10] 羅圣國 ,李平林 .機械設計課程設計 指導書 [M].高等教育出版社 ， 。 [11] 張建軍 , 李向齊 , 石惠寧著 . 游梁式抽油機的設計計算石油工業(yè)出版社 [M]. 。 [12] 蘇聯(lián) P H施依先柯著 . 采油機械 [M]. 石油機械出版社出版 。 [13] 趙麗 ,汪林 ,石樹慎 . 游梁式抽油機電氣節(jié)能方法分析及論證 [J]. 東北大學學報 (自然科學版 ) .1993(06)。 [14] 萬邦烈 ,. 新系列游梁式抽油機 — 抽油泵裝置所用電動機功率的計算公式和電動機功率的選擇圖解 [J]. 石油礦場機械 , 1980(02) [15] 石臨嵩 ,張慧文 ,綦耀光 .游梁式抽油機主參數(shù)優(yōu)化設計的基本原則 [J].石油機械 .(12)。 [16] 崔振華 ,董世民 .游梁式抽油機的優(yōu)化設計及節(jié)能效果分析 [J].石油機械 .(6):11～21。 [17] 郭登明 , 江山 , 管鋒 , 朱永敏 , 劉云珍 . 型偏置抽油機改進設計 [J]. 河南石油 . 2020(01)。 [18] 張連山 . 國外抽油機發(fā)展趨勢 [J]. 國外石油機械 . 1996(03)。 [19] 張自學，兆文清，王鋼編 . 國內(nèi)外新型抽油機發(fā)展趨勢 [J].。 [20] 王忠編 . 采油機械 [M].1992， 3。 [21] 劉建，楊本靈，綦耀光，宮善鋒 .抽油機計算機輔助模塊化設計方法探討 [J].石油礦場機械， 2020,2:4548。 [22] 鐘守炎，王筠，蘇軍，抽油機計算機輔助設計系統(tǒng)的開發(fā) [J].現(xiàn)代制造工程， 2020， 12.