游梁式抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算盧國忠編 05-04游梁式抽油機(jī)的主要特點(diǎn)是：游梁在上、下沖程的擺角相等，即上下沖程時(shí)間相等。且減速器被動(dòng)軸中心處游梁后軸承的正下方。一、幾何計(jì)算計(jì)算(核算)曲柄半徑RPSCAK1)由余弦定理推導(dǎo)可得：公式：R

1C2K22CKcos 2 t

CC2K22CKcosbC2K2C2K22CKcost式中：900 900t 1 b 2I 3600Stng1H

1 2

masI2I2H2計(jì)算光桿位置系數(shù)PR：PR是在給定的曲柄轉(zhuǎn)角θ時(shí)，光桿從下死點(diǎn)計(jì)算起的沖程占全2)〔3〕

s PR

tS mas t

10％ -----------(3)曲柄 sPRS

max式中：

,t b

12PR1分別代表下死點(diǎn)和上死點(diǎn)的角的值

Jsin1JP2C22PCcosP2C22PCcosJ

2CJ C2P22KRcos()K2R2cos1

2CP 上沖程下沖程二運(yùn)動(dòng)計(jì)算己知：曲柄角速度ω、曲柄轉(zhuǎn)角θ，s、速度va假定驢頭懸點(diǎn)隨u

s1S

1c sCvARsinCAR

以Smax

2ARC

代入得：

2 mv1S2 1

a xs i na xa 2con

a S

2c samax

C1S2

2max

2 m a x接嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 三動(dòng)力計(jì)算從示功圖上求懸點(diǎn)載荷W

max

121

1RPmax P示功圖是抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷W與光桿位置PR的關(guān)系曲線圖是用示功儀在抽油機(jī)井口實(shí)測(cè)出來的設(shè)計(jì)中無法實(shí)測(cè)只好用理論公式計(jì)算并繪制 稱為人工示功圖，為以后的受力分析、強(qiáng)度計(jì)算供給主要依據(jù)。光桿載荷W加在曲柄軸上的扭矩的計(jì)算〔2，圖3〕美國石油學(xué)會(huì)(APITF示單位光桿載荷WT。計(jì)算公式推導(dǎo)如下：API生產(chǎn)廠要向抽油機(jī)用戶供給一張θ角每變化15的TF值變化表。

T AR sinWAFCsinl

TF W

C sinF AWl Csin

TFR

ARsinWFRFRsinq lF

q C sinF q l sin考慮抽油機(jī)的構(gòu)造不平衡重B的影響：AR sinT C sinWB光桿載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩：T Wn應(yīng)用PR表、示功圖和TF表求出懸點(diǎn)載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩曲線，如300：T30

TF30

30

B3〃曲柄、平衡重加在曲柄軸上的扭矩計(jì)算設(shè)曲柄自重為q，其重心到轉(zhuǎn)軸中心距為r平衡重總重為Q，其重心到轉(zhuǎn)軸中心距為R產(chǎn)生的最大平衡力矩為： MmaxqrQR4當(dāng)曲柄處于θM=(QR+qr)×sinθ懸點(diǎn)載荷在減速器上產(chǎn)生的扭矩TWn

其凈扭矩為

T n

max

sin由此式可以繪制曲柄扭矩圖。5〃電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算理論計(jì)算T2T2T2T2T2n1n2mn3nmn應(yīng)用均方根扭矩來計(jì)算。式中T,T , T 0n1 n2 nm曲柄軸的計(jì)算功率為：N1.424104Tnn電機(jī)功率為：NN d d式中 N---曲柄軸的計(jì)算功率HPT --曲柄軸扭矩， Nmnn---曲柄轉(zhuǎn)速，沖次，d估算公式

0.6—0.8NQL KW3900式中 Q—深井泵理論日產(chǎn)量，m3/dQ1440ASn m3/dL--深井泵下泵深度，mm2—抽油機(jī)沖次， 1/minS—抽油機(jī)沖程長度，m平衡計(jì)算在抽油機(jī)的設(shè)計(jì)和使用中，被普遍承受的平衡準(zhǔn)則有三種：1。上、下沖程中，電動(dòng)機(jī)所付出的平均功率相等。上、下沖程中，減速箱曲柄軸的輸出扭矩峰值相等。在抽油機(jī)的整個(gè)沖程中，曲柄軸舜時(shí)的扭矩與平均扭矩偏差的平方和最小。1Ao

Adx

加上下沖程抽油桿下落所做的功A ，即xxA A A0 ds xxAo

加上電動(dòng)機(jī)上沖程所做的功A 等于上沖程驢頭懸點(diǎn)提升抽油桿和液柱所做的功A ,即ds xsAA Ao ds xs由于上、下沖程中，電動(dòng)機(jī)所作的功相等，即Ads

A ，由dx此可求得平衡重所儲(chǔ)存的能量：AxxA xsAAxx0 2如已測(cè)得抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)的實(shí)際示功圖如圖-4，則：面積OABCFO面積OADCFOA q q0 2 p s(面積OADCFO

面積ABCD)q qp s式中qpq

----示功圖縱坐標(biāo)比例，N/mm----示功圖橫坐標(biāo)比例，m/mms5W S WA W0 g

Smax

y 2

g

2

max式中 Wg 油桿在油液中的重量，N

W yS 抽油機(jī)的最大沖程，mmax計(jì)算平衡重儲(chǔ)能以圖-3Q 游梁平衡重；yK Qc

離游梁支點(diǎn)OQ 曲柄平衡重；bRQb

的平衡半徑；q 游梁總成的重量；yl 游梁重心距；yq 曲柄自重；bl 曲柄重心距；b下沖程時(shí)，

KcS

K c(2rK

A)2rKcA儲(chǔ)存能量為2rQ

maxKcy C

A C C曲柄平衡重抬高的距離為2R,儲(chǔ)存能量為2RQb游梁總成的重量抬高的距離為2rly

，儲(chǔ)存能量為2rq

ly曲柄自重抬高的距離為2lb

C y C，儲(chǔ)存能量為2lqbb總儲(chǔ)存能量為 Kc lA 2rQ 2RQ2rq b2lqo y C為便利計(jì)算，設(shè)

b y C b bQy

q ly K

----游梁總成的重量所相當(dāng)?shù)挠瘟浩胶庵卮笮?；R

cqlb

----曲柄自重所相當(dāng)?shù)那胶庵氐钠胶獍霃健b代入上式，求得游梁平衡重的大?。篈Q A

RRQ

Qcby 2rK rKcbycyC C曲柄平衡重的平衡半徑：，A QQ K，yR o2Qb

Qb

r cRC對(duì)于單獨(dú)的游梁平衡，Qb

0，同時(shí)曲柄自重的影響，則：AQ o QAcy 2rK ycC對(duì)于單獨(dú)的曲柄平衡，Q 0，同時(shí)游梁自重的影響，則：yAR oA2Qb

R四．主要構(gòu)件的受力計(jì)算〔見圖-3〕游梁受力分析 M o

sinCWBA連桿軸向力 FL

Csin游梁切向力 L游梁縱向力 L

sincosX 0xo Y0yo o

LxFLy

LL支架受力分析M 0yH

EyO

DxHOy

LCsin Q E

WB

CHcos M 0y EyBDxHQ H oy

o

L H E

sin

WBED

Hcos X0x

x H Q o L曲柄—減速器被動(dòng)軸總成受力分析F M 0Fsin