实验报告

东北石油大学实验报告名称：机械工程导论认知报告姓名：裘锦霄学号：130401140304班级：机自13—32014年3月29日一.游梁式抽油机1.1 组成1-悬绳器；2-驴头；3-游梁；4-横梁； 5-横梁轴；6-连杆；7-支架轴；8-支架；9-平衡块；10-曲柄； 11-曲柄销轴承；12-减速箱； 13-减速箱皮带轮；14-电动机； 15-刹车装置；16-电路控制装置； 17-底座主要部件：驴头：驴头制成弧形是为了抽油时保证光杆始终对准井口中心，同时承担井下各种载荷的作用。

游梁：装在支架轴上，前端安装驴头承受井下载荷，后端连接横梁、连杆、曲柄。

作用是绕支架轴承上下摆动来传递动力。

曲柄连杆结构：作用是将电动机的旋转运动转变成驴头的上下往复运动。

曲柄上有4-8个孔，是调节冲程时用的。

减速箱：作用是将电动机的高速转动，通过三轴二级减速转变成曲柄轴的低速运动，同时支撑平衡块。

平衡块：抽油机上冲程时平衡块向下运动，帮助电动机做功；下行程时平衡块向上运动，储存能量以便在下行程时释放。

平衡块的作用是减小电动机上下行程的载荷差。

悬绳器：是连接光杆和驴头的柔韧性连接件，可供动力仪测示功图。

电动机：是抽油机运转的动力来源，它将电能转变成机械能。

一般采用感应式三相交流电动机。

刹车装置：有内帐式和外抱式两种，是靠刹车片和车轮接触时发生摩擦而起到制动作用。

1.2 工作原理游梁式抽油机，也称梁式抽油机、游梁式曲柄平衡抽油机，俗称磕头机。

从采油方式上为有杆类采油设备（从采油方式上可分为两类，即有杆类采油设备和无杆类采油设备）。

游梁式抽油机是油田目前主要使用的抽油机类型之一，主要由驴头—游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。

工作时，电动机的传动经减速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。

1.3 工作特点游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点。

主要特点：1、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便；2、游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大；3、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承载能力强，使用寿命长；4、驴头可采用上翻、侧转和拆卸三种形式之一；5、刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、安全可靠；6、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。

二、石油钻机2.1 组成一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。

其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固控设备、井控设备等。

(1)旋转系统设备为了旋转钻具破碎岩石，钻机必须配备钻盘、水龙头等地面旋转设备，以及方钻杆、钻杆、钻铤、钻头等井下旋转设备。

(2)循环系统设备为了随时清除井底已破碎的岩屑和正常连续钻进，钻机必须配备有全套洗井液的循环设备。

如钻井泵、地面管汇、钻井液和钻井液槽等，有的钻机还配备有钻井液净化设备、调配钻井液设备。

在涡轮钻井中它还担负给涡轮钻具传递动力的任务。

(3)起升系统设备为了起下钻具、更换钻头、控制钻头送进、下套管等，钻机还必须配备一套起升系统设备，它主要由以下设备组成：主绞车、辅助绞车(或猫头)、辅助刹车、游动系统(包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩)以及悬挂游动系统的井架组成。

另外，还有起下钻操作使用的工具及设备(吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移动机构等)。

(4)动力驱动系统设备为了使工作机获得足够的动力进行运转，必须配备动力设备及其辅助设备，如柴油机及其供油设备，或交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。

(5)传动系统设备传动设备的主要任务是联接发动机与前三个工作机组，把发动机的能量传递并分配给各工作机。

为了解决发动机与工作机二者之间存在的运动特性上的矛盾，要求传动系统应包括减速、并车、倒车、变速机构等。

根据能量传递形式与传动所用的介质不同，传动系统又可分为：机械传动、液力传动(涡轮传动)、液压传动等。

(6)控制系统设备为了指挥各机组协调进行工作，在整套钻机中还装备各种控制设备，如机械控制设备(手柄、踏板、杠杆等)、气动或液动控制设备(开关、调压阀、工作缸等)、电控制设备(开关、变阻器、启动器、继电器等)以及集中控制台和观察记录仪表等。

(7)机底座包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等，车装钻机的底座就是汽车或拖车底盘。

为了钻机的安装、运移方便，重型钻机多采用整体安装托运底座，即将动力、传动机构和绞车等设备都安装在一起进行托运。

钻台上要装井架和转盘以及绞车的一部分或全部，钻台下要能容纳井口装置，所以底座需要一定的高度和面积。

(8)辅助设备成套钻机还必须具备供气设备、供水设备、钻鼠洞设备、井口防喷设备、辅助发电设备及辅助起重设备，在寒冷地区钻进时还需要配备保温设备。

2.2 工作原理吊环与吊环座之间用销轴连接，吊环座与钩杆焊接成一体，筒体与钩身用左旋螺纹连接，并用止动块防止螺纹松动。

钩身和筒体可沿钩杆上、下运动。

内、外负荷弹簧的作用是起钻时能使立根松扣后向上弹起。

通体内装有机油。

止推轴承的座圈将油腔分为两部分，座圈上开有油孔。

由于油流到通过的阻尼作用，吸收了其下钻作业时钩身的冲击震动，可以防止钻杆街头螺纹损坏。

通体上端由6个小弹簧和定位盘组成定位装置，借助定位与吊环座环形接触面之间的摩擦力，可以防止提升空吊卡时转动使调换转位，方便井架工操作。

2.3 工作特点1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作。

（例JC45绞车，功率1100kW相当于：10个车间×25台机床×一台车床4kW≈JC45的功率）2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作。

3.钻井过程不连续钻进时间短，起下钻时间长，原因换钻头。

4.工作地区广阔（平原、山地、沙漠、沼泽、海洋），自然环境恶劣（风、沙、雨、雪），野外流动作业，要求钻机有很强的适应地区、环境的能力和很高的移运性能。

三、柔性制造系统3.1 组成柔性制造系统是一个很复杂的系统，可概括为下列三部分：1、加工系统。

加工系统的功能是以任意自动化加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具通常由若干台对工件进行加工的数控机床和所使用的刀具构成。

2、物流系统。

工件、工具流统称为物流，物流系统，即物料贮运系统，是柔性制造系统中一个重要组成部分。

物流系统一般由下列三部分组成：输送系统建立各加工设备之间的自动化联系。

它与传统的自动生产线或流水线不同， FMS的工件输送系统可以不按固定节拍，固定顺序运送工件，甚至是几种工件混杂在一起输送。

贮存系统具有自动存取机能，用以调节加工节拍的差异，使用的是自动化存储仓库。

操作系统建立加工系统和贮存系统之间的自动化联系。

3、信息系统。

包括过程控制和过程监控个系统。

过程控制系统进行加工系统及物流系统的自动控制；过程监控系统进行在状态数据自动采集和处理。

3.2 原理FMS工作过程：柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和加工信息后，由其信息系统进行数据信息的处理，分配，并按照所给程序对物流系统工程进行控制。

物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息提供相应品种的毛坏，选出加工所需要的夹具。

毛坏的随行夹具由输送系统送出。

工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信息，自动识别和选择所装卸的工件及夹具，并将其安装在相应机床上。

机床的加工程识别装置根据送来的工件及加工程序编码，选择加工所需的加工程序，并进行检验。

全部加工完毕后，由装卸及运输系统送入成品库，同时把加工质量、数量信息送到监视和记录装轩置，随行夹具被送回夹具库。

当需要改变加工产品时，只要改变传输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序，整个系统即能迅速、自动地按照新的要求来完成新产品的加工。

中央计算机控制着系统中物料的循环，执行进度安排、调度和传送协调等功能。

它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息，以便让统作出控制决策。

FMS是在加工自动化的基础上实现物流和信息流的自动化，其“柔性”是指生产组织形式和自动化制造设备对加工任务（工件）的适应性。

3.3 特点(1) 机器柔性，系统的机器设备具有随产品变化而加工不同零件的能力；(2) 工艺柔性，系统能够根据加工对象的变化或原材料的变化而确定相应的工艺流程；(3) 产品柔性，产品更新或完全转向后，系统不仅对老产品的有用特性有继承能力和兼容能力，而且还具有迅速、经济地生产出新产品的能力；(4) 生产能力柔性，当生产量改变时，系统能及时作出反应而经济地运行；(5) 维护柔性，系统能采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行；(6) 扩展柔性，当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大的制造系统。

四、机器人4.1 组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

4.2 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构机器人高科技产物(18张)，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。

根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。

出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。

驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。

它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。

机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。

检测装置是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。

一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。

控制系统一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。

另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。