【正文】 88 mmd 2 = 829 .357 mmha = (ha + c 240。 結(jié)論及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖高速級(jí)兒何尺寸dl = 79 .389 mmd2= 530 .652 mmha = (h:+ c39。062a齒輪分度圓白缸=_ = 160 .688 mm∞sβm.∞d啕= 一一 一 = 829 .357 mm$βb=216。中心距 a = m.(Z I +zJ= 5x(31+160) = 494 .81 mm 取 a = 495 mm?，.1 39。 法向模數(shù)∞2KT μ ， 1:2x lO 6 句句Im ←一一一 ra I .)aI cosβ = I I x )88 x . = mmZ [σ F1]2V216。x Ya 2半主= 39。 x 31 A=h39。 噸，=o戶LWsa瓦3v齒數(shù) z 取 Z I = 31 ，則Z239。取載荷系數(shù) K = ，齒寬系數(shù)扎= 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩? P ? ?39。 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算5. 確定材料及許用應(yīng)力選取圓柱斜齒輪硬齒面的組合:小齒輪用 20CrMnTi，滲碳癢火，齒面硬度為5662HRC，σ H tim . = 15∞MPa ，(JFE: = 850 Mpa ，大齒輪用 20Cr 滲碳洋火，齒面硬度為56621眼C，σ H tim . = 15∞ MPa ，σ FE = 850 Mpa ，取S F = ，S H = 1 ，取 2H = ，2 E = 189 .8 。J6 4639。中心距 α= 主主二主jJx (19 + 127)mmmm 取a = 305 mm2 ∞sβ2 ∞s 15。 法向模數(shù)∞ ∞西2KT Y ，._. ， xl06 、句m 川一一工 一一」I .lU I s .β=υ x .15 =248。739。則 Z2 = I9 ::::127齒形系數(shù)63∞Zω 句= 一一一一 = 140 .95S J 15查手冊(cè)可得YFa 1= YFa25a1= 8= Sω= . =39。 ] = [σ = .:_衛(wèi)皿丘= 一Mpa = 1500 MpaS H 1 按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪按 8 級(jí)精度制造。 取人 = ，S H = 1 ，取 Z H = ，Z E = 189 .8 。大齒輪用 20Cr 滲碳碎火，齒面硬度為5662HRC，σH tim 39。17 34= 16 .53 x = 14 .78KW各軸輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率 ，則 R39。7 12 =16 .53 = 皿 軸烏 = Pz 39。1 = 20335 .1 x = 20131 .8Nm3各軸輸入功率:dI 軸 P. = P? 廳時(shí)= 17 .4 x = KWH 軸 P2 = P. 39。77 1 2 = x x = 4137 .7Nm3d回軸 T = T? 206。o .39。3王干 = ，則低速級(jí)i2= 土=蘭之 = 傳動(dòng)分配如下圖所示TAy，3J，、AVnpmny，3J，、AUv一句i，噸7Fhυ寸AU173。故電機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為39。7 1創(chuàng))() x (3) 根據(jù)手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為io = 2 4 ，二級(jí)i圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比2= 8 40 39。叭取 ，TJ2 取 ，TJ3 取 ，動(dòng)4 取 ，布5 取 。7 5其中，磯，叭，川，叭，39。74 39。7 3 39。172 39。其滿足曲柄條件圖 9 運(yùn)動(dòng)加速度圖且如圖加速度有最小值 a max = mJ懸點(diǎn)上沖程中最大速度為:vm=第 4 章常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)分析 傳動(dòng)比分配和電動(dòng)機(jī)選擇己知懸點(diǎn)最大速度ωmax = 時(shí)(1)根據(jù)工況初采用展開式二級(jí)圓柱齒輪減速，聯(lián)合 V 型帶傳動(dòng)減速，選用三 相籠型異步電機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V Y 型由電機(jī)至抽油桿的總傳動(dòng)效率為:3 2η= 39。 c=。滿足傳動(dòng)角條件 確定四桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)度為a=。:39?！?/\/02，.6oao圖 8 運(yùn)動(dòng)速度圖oa 、\\020 39。、\\\\\、二圖 7 運(yùn)動(dòng)位移圖.8/ 39。.///////。5曠\， 取 5 組數(shù)據(jù)圖 6 圖解法接 K 設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)表 2 圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)abCD122. 500345O. 505 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析利用 Matlab 軟件進(jìn)行編程計(jì)算和畫圖，具體程序在附錄中。圖 5 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 按 K 設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖所示(1) 任選固定餃鏈中心 D 的位置，由搖桿長(zhǎng)度c 和擺角ψ 做出搖桿的兩個(gè) 極限位置 CjD 和 C2D。.....，....，... I 懸點(diǎn)載荷 P(N)I /MIN)8T/15 7T/15 7 只=20，凡=5設(shè)計(jì)要求:抽油桿上沖程時(shí)間為 8T/15，下沖程時(shí)間為 7T/15，則可推得上沖程曲柄轉(zhuǎn)角為1920 ，下沖程曲柄轉(zhuǎn)角為 1680 。 本小組為裝備 102 班第 3 小組，根據(jù)任務(wù)書要求，確定設(shè)計(jì)參數(shù)如下表 1 設(shè)計(jì)參數(shù)上沖程時(shí)間下沖程時(shí)間沖程 S仙的 1沖1 1 次 N(次39。抽油機(jī).!..... . L… 1...也.. 袖泵.......、圖 3 抽油機(jī)工作原理 系統(tǒng)的機(jī)構(gòu) (運(yùn)動(dòng)) 簡(jiǎn)圖圖 4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第 3 章曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定為了抬高平衡配重，除了依靠抽油桿柱下落所釋放的位能外，還 要電動(dòng)機(jī)付出部分能量。為了消除這些缺點(diǎn)，一般在抽油機(jī)的游梁尾部或曲柄上或 兩處都加上平衡配重。在下沖過程時(shí)，抽油機(jī)桿柱轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)做功，使電動(dòng)機(jī)處 于類似發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。為適應(yīng)這復(fù)雜的工況，抽油機(jī)的配置及其實(shí)際工作狀態(tài)往往只 能是大馬拉小車游梁式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)為反復(fù)上下提升，一個(gè)沖程提升一次，其動(dòng)力來自 電動(dòng)車帶動(dòng)的兩個(gè)重量相當(dāng)大的鋼質(zhì)滑塊，當(dāng)滑塊提升時(shí)，類似杠桿作用，將采油機(jī) 桿送入井中:滑塊下降時(shí)，采油桿提出帶油至井口，當(dāng)抽油機(jī)工作時(shí)，整個(gè)過程中負(fù) 載是變化的。分析其負(fù)載特性可知其 慣量較大，而不同的油井的粘度大小又很不同，當(dāng)油的粘度較大時(shí)，泵的效率也變低， 往往啟動(dòng)也很困難。抽油機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)帶動(dòng)抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將原油從井下舉升到地面的目的。二是井下的抽油泵，它懸掛在油井油 管的下端:三是抽油桿，它將地面設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給井下抽油泵。第 2 章常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 抽油機(jī)系統(tǒng)的組成抽油機(jī)是將原油從井下舉升到地面的主要采油設(shè)備之一。為克服常規(guī)抽油機(jī)能耗高的缺點(diǎn)，目前國(guó)、內(nèi)外研究者主要采取了兩個(gè)途 徑:一是在常規(guī)游梁式抽油機(jī)的基礎(chǔ)上改變結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，即改變扭矩因數(shù)使懸點(diǎn)扭 矩曲線產(chǎn)生變位，或按照變矩平衡原理，研制開發(fā)了許多節(jié)能高效的新型節(jié)能游梁式 抽油機(jī)，使傳統(tǒng)的游梁式抽油機(jī)又呈現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力:另一個(gè)是從原理到結(jié)構(gòu)形 式上另辟新徑，研制開發(fā)非四連桿機(jī)構(gòu)的新型節(jié)能抽油機(jī)，如立式無游梁抽油機(jī)、電 動(dòng)潛油螺桿泵和無桿泵等。 另外，高轉(zhuǎn)差電機(jī)等節(jié)能電機(jī)在提高系統(tǒng)效率和節(jié)能方面有較大效果，但是造價(jià)較高，難以代替普通異步機(jī)。 3) 偏輪式高效節(jié)能抽油機(jī)，一般可節(jié)電30%50%。其中 1) 偏置式節(jié)能抽油機(jī)，一般可節(jié)電 15%35% 。的 朝著長(zhǎng)沖程無游梁抽油機(jī)方向發(fā)展 近年來，國(guó)內(nèi)、外研制并應(yīng)用了多種類型的長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，其中包括增大沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無游梁抽油機(jī)和長(zhǎng)沖程無游梁抽油機(jī)。適應(yīng)深井抽汲的需要: 適應(yīng)長(zhǎng)沖程的需要:適應(yīng)節(jié)電的需要。2) 朝著低能耗方向發(fā)展 為了減少能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，近年來國(guó)、內(nèi)外有關(guān)專家研制了許多節(jié)能型抽油機(jī)，如異相型抽油機(jī)、雙驢頭抽油機(jī)、擺桿抽油機(jī)、漸開線抽油機(jī)、磨擦換向抽油機(jī) 等。因此，國(guó)外近幾年來出 現(xiàn)了許多大載荷的抽油機(jī)，例如前置式氣平衡抽油機(jī)最大載荷 213 ，氣囊平衡抽油 機(jī)最大載荷 227 。近期還在油田應(yīng)用了 電磁直驅(qū)式、高架抽油作業(yè)機(jī)等，功能多，能耗低. 抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)目前，抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。第 3 代抽油機(jī)分為單柄型、直驅(qū)多功能型和高架作業(yè)型 3 種類型，包括 4 種抽油機(jī)。電動(dòng)機(jī)換 向型抽油機(jī)(包括寬皮帶長(zhǎng)沖程抽油機(jī)、電動(dòng)油泵、摩擦式抽油機(jī)、立式數(shù)控抽油機(jī)) 主要特點(diǎn)是采用正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)抽油桿柱的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖 1 常規(guī)游梁式抽油機(jī) 圖 2 斜直井抽油機(jī)第 2 代抽油機(jī)分為高架曲柄型、電動(dòng)機(jī)換向型、機(jī)械換向利和其他無游梁型 4 種 類型，包括 13 種抽油機(jī)。第 1 代抽油機(jī)分為常規(guī)型、變型、退化游梁和斜直井 4 種類型，包括 25 種抽油 機(jī)。以無游梁或者塔架長(zhǎng)沖程為主體結(jié)構(gòu)的抽油機(jī)(第 2 代抽油機(jī))以。 越來越多的新型抽油機(jī)相繼研制成功，對(duì)油田的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但是由于常規(guī)游梁式抽油機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特 征，決定了其具有平衡效果差，曲柄軸凈扭矩波動(dòng)大，存在負(fù)扭矩、工作效率低和能 耗大等缺點(diǎn)。其中應(yīng)用最早、普及最廣的是游梁式抽油機(jī)，早在 130 年前就誕生了。 7) 感想與建議。5)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。3) 簡(jiǎn)述方案設(shè)計(jì)思路及討論、改進(jìn)。 設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括以下內(nèi)容:1)功能分解。(注: 選作完成齒輪減速器裝配圖設(shè)計(jì))。建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出(懸點(diǎn)〉之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并 編程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，繪制一個(gè)周期內(nèi)懸點(diǎn)位移、速度和加速度線圖(取抽油桿最低位置作 為機(jī)構(gòu)零位)。表 l 抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)組號(hào)234沖程 S(m)沖次 n(次/min)5678懸點(diǎn)載荷P (kN)只=40，凡=15只=20，凡=5五、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，確定減速傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行 系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。工況 2: 抽油桿上沖程時(shí)間與下沖程時(shí)間相等。四、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求假設(shè)電動(dòng)機(jī)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油桿(或執(zhí)行系統(tǒng)〉的運(yùn)動(dòng)周期為 T。在柱塞上沖程過程中，由于舉 升原油，作用于懸點(diǎn)的載荷為 Pp 它等于原油的重量加上抽油桿和柱塞自身的 重量。懸點(diǎn)指 執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，懸點(diǎn)載荷 P (kN)指抽油機(jī)工作過程中作用于懸點(diǎn) 的載荷:抽油桿沖程 S (m) 指抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大位移:沖次 n( 次Jmin ) 指單位時(shí)間內(nèi)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。抽油機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，