抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷上冲程

图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
amax
amax
0
S 2 r (1 ) 2 l
S 2 r (1 ) 2 l
180
④井口回压对悬点载荷的影响 液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点将产 生附加的载荷。 上冲程：增加悬点载荷: P hu ph ( f p f r ) 下冲程：减小抽油杆柱载荷: Phd ph f r 2.动载荷(惯性载荷、振动载荷) ①惯性载荷(忽略杆液弹性影响) 抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动， 因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。惯性力与质量有关，与 悬点加速度的大小成正比，其方向与加速度方向相反。
A点的加速度为:
dv A a 2 WA r cos t dt b
图3-8 简谐运动时悬点位移、 速度、加速度曲线
(二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律
假设条件：
0 r l 1 r l
把B点绕游梁支点的弧线运动近似地看 做直线运动，则可把抽油机的运动简化为 曲柄滑块运动。
度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。
下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载
荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。
抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷
上冲程：
W S r W S N r sN r I ru r 2 (1 ) r 1 Wr 1 g 2 l g 2 30 l 1790 l
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教学内容：
1. 抽油机悬点运动规律 2. 抽油机悬点载荷计算
一、抽油机悬点运动规律
(一)简化为简谐运动时悬点运动规律
假设条件：r/l0、r/b0 游梁和连杆的连接点B的运动可看 做简谐运动，即认为B点的运动规律
和D点做圆运动时在垂直中心线上的
投影(C点)的运动规律相同。 则B点经过t时间(曲柄转角φ)时位 移为：
图3-7 抽油机四连杆机构简图
S B r (1 cos ) r (1 cost )
以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A 的位移为：
a a S A S B r (1 cos t ) b b
A点的速度为:
dS A a vA r sin t dt b
度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。
下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载
荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。
图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计 算；3-按曲柄滑块机构计算
抽油杆柱的惯性力： 液柱的惯性力：

f p fr ftf f r
Wr Ir WA g
Il Wl WA g
为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数
悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。 上冲程:前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向 下，从而增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速
amax
amax
0
S 2 r (1 ) 2 l
S 2 r (1 ) 2 l
180
抽油杆柱的惯性力： 液柱的惯性力：

f p fr ftf f r
Wr Ir WA g
Il Wl WA g
为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数
悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。 上冲程:前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向 下，从而增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速
2 2
取r/l=1/4时，
SN 2 I ru Wr 1440
下冲程： 液柱引起的悬点最大惯性载荷 上冲程：
Wr S 2 r SN 2 r I rd (1 ) Wr (1 ) g 2 l 1790 l
Wl S 2 r SN 2 r I lu (1 ) Wl 1 g 2 l 1790 l
A-上冲程
B-下冲程
③沉没压力(泵口压力)对悬点载荷的影响 上冲程 在沉没压力作用下，井内
液体克服泵入口设备的阻力进入泵 内，此时液流所具有的压力即吸入 压力。吸入压力作用在柱塞底部产 生向上的载荷:
P i pi f p ( pn pi ) f p
下冲程 吸入阀关闭，沉没压力对 悬点载荷没有影响。
第二节 抽油机悬点运动规律及载荷
教学目的：
了解抽油机悬点的运动规律，抽油机悬点静载和动载的 计算方法以及最大载荷、最小载荷的位置及其计算值。
教学重点、难点： 教学重点
1、悬点运动规律 2、载荷计算
教学难点
最大载荷和最小载荷的计算
教法说明：
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。
二、抽油机悬点载荷计算
(一)悬点所承受的载荷
1.静载荷 包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压 力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响 ①抽油杆柱载荷
上冲程
下冲程
Wr f r s gL qr gL （即杆柱在空气中的重力）
Lg （即杆柱在液体中的重力） Wr f r L( s l ) g qr
qr ( s l ) / s qr b qr
b ( s l ) / s
失重系数
②作用在柱塞上的液柱载荷 上冲程:
游动阀关闭，作用在柱塞上 的液柱载荷为：
Wl ( f p f r ) Ll g
下冲程: 游动阀打开，液柱载荷作用于油 管，而不作用于悬点。
a A点位移： S A r (1 cos sin 2 )
2
b
A点速度:
vA
dS A a r (sin sin 2 ) dt 2 b
dv A a 2 r (cos cos 2 ) A点加速度: WA dt b
图3-9 曲柄滑块机构简图