常规式游梁抽油机设计 14

常规式游梁抽油机

设计说明书

学生姓名

学号

所属学院机械电气化工程学院专业机械设计制造及其自动化班级

指导教师XXX

日期2012.05

XXX大学教务处制

前言

目前，采油方式有自喷采油法和机械采油法。在机械采油法中，有杆抽油系统是国内外油田最主要的，也是至今一直在机械采油方式中占绝对主导地位的人工举升方式。有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的升举设备。根据是否具有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。而常规游梁抽油机自诞生以来，历经百年使用，经历了各种工况和各种地域油田生产的考验，经久不衰。目前仍在国内外普通使用。常规游梁式抽油机以其结构简单、耐用、操作简便、维护费用低等明显优势，而区别于其他众多拍油机类型，一直占据着有杆系采油地面设备的主导地位。

游梁式抽油机的主体结构为曲柄摇杆机构。根据驴头和曲柄摇杆机构相对于支架的位置，游梁式抽油机的机构形式可以划分为常规型和前置式两种；根据平衡方式的不同，游梁式抽油机可以划分为曲柄平衡、游梁平衡和复合平衡。

常规型游梁式抽油机主要由发动机、三角皮带、曲柄、连杆、横梁、游梁、驴头、悬绳器、支架、撬座、制动系统及平衡重等组成。

发动机安装在撬座上，其安装位置有两种，一种是将发动机置于整体尾部，另一种是将发动机放在支架下面。

减速箱为二级齿轮传动减速箱，传动比为30左右．齿轮型式一般小功率用斜齿，大功率用人字齿。近年来推广使用点啮合双圆弧人字齿。

曲柄一端与减速器输出轴固结，另一端与连杆铰接．

连杆与横梁常见有两种型式：小型抽油机多为组焊结构，靠改变后臂长度来调节冲程．大型抽油机多为整体机构，靠改变曲柄与连杆铰接位置来调爷冲程。

游梁由型钢组焊而成，也有用大型工字钢整体制造。

驴头由钢板组焊而成，有上翻式、侧转式、拆继式几种形式。

平衡重为金属块。小型抽油机多装于游梁尾部，大型抽油机多装于曲柄两翼．平衡重可根据需要而调整。

本设计将对常规游梁式抽油机进行设计与计算，以达到对常规游梁式抽油机的优化设计的目的。

目录

1设计任务书 (1)

1.1课题内容 (1)

1.2设计内容: (1)

2总体方案的设计 (1)

2.1抽油机设计原理的确定 (1)

2.2杆长尺寸的设计计算 (2)

2.3平衡方式的确定 (2)

2.4安装尺寸与机构相关参数 (2)

2.5常规游梁式抽油机零部件关系 (2)

3游梁抽油机基本参数的确定 (3)

3.1游梁抽油机的运动分析 (3)

3.2游梁式抽油机悬点载荷计算 (6)

3.3游梁式抽油机减速箱曲柄轴扭矩计算 (9)

3.4游梁抽油机的抽汲工况 (11)

3.5游梁式抽油机的电动机选择计算 (12)

4常规游梁是抽油机的平衡计算 (13)

5变速机构的传动比分配及其结构确定 (13)

5.1变速机构的传动比分配 (13)

6主要部件的设计 (14)

6.1曲柄 (14)

6.2连杆 (14)

6.3游梁 (15)

6.4驴头 (15)

6.5横梁 (17)

6.6常规游梁抽油机装配体 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

1设计任务书

1.1课题内容

（1）主要参数：型号：CYJ3—2.1—13HB （2）最大载荷：30KN

（3）冲程长度： 1.4，1.7，2.1（单位：m ）

（4）冲程次数：6，9，12 (单位：1

min -） 1.2设计内容:

（1）总体方案设计（总体尺寸，四杆机构）； （2）运动分析（计算位移、速度、加速度）； （3）动力分析及平衡计算； （4）主要部件结构设计、计算；

（5）电机选择与油井匹配参数的确定；

2总体方案的设计

2.1抽油机设计原理的确定

目前，常规式游梁抽油机采用的是四杆机构原理。国内外使用的游梁式抽油机四杆机构的循环主要有一下三种：对称循环、近似对称循环和非对称循环。采用近似对称循环四杆机构。

图2-1游梁式抽油机四杆机构原理图

近似对称循环四杆机构主要参数参考范围：

（1）传动角β ： 最大传动角max β和最小min β近似对称于

90，故

150~145max <β ，

35~30min >β。

（2）极位夹角λ：

5~4<λ

（3）游梁最大摆角δ： 46~43max =δ

（4）基杆倾斜角α:α可取

42~32 H-G=22I J -

（5）5-0≤<下上δδ

（6）悬点下死点时曲柄初始角θ：

5~4一般小于θ （7）各杆长之间相对时间限制：35.02.0≤≤

J R ，85.07.0≤≤J L

L ，7.04.0≤≤J

L 后 ， 0.2L 0.1≤≤

后前L ，若m S 2.4m a x

≤，可取8.10.1≤≤后前L L

，若m m S 6~2.4m a x = 0.25.1≤≤

后

前

L L 。 2.2杆长尺寸的设计计算

由于最大冲程m S 3max <，所以各个杆长之间存在以下关系：

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2.3平衡方式的确定

目前，国内外采用的机械平衡方式主要有：曲柄平衡、游梁平衡和复合平衡。由于本抽油机是短冲程、变冲次的工况要求，所以采用曲柄平衡。而曲柄平衡较游梁平衡来说，调整更加方便。 2.4安装尺寸与机构相关参数

（1）游梁支撑到底座的高度3~6m （2）执行机构的行程速度比系数1.2

（3）减速器输出轴中心到底座的高度0.6m （4）曲柄半径：0.5~1.2m 2.5常规游梁式抽油机零部件关系

常规游梁式抽油机零部件关系框图如图2-2：

5.0~45.04.0~35.04

.1~1==

====后

后前

小L R

c L R

b L L a L