常规游梁式抽油机设计与仿真(毕业设计)(4)

在有“?”式中，“+”用于曲柄顺时针旋转，“-”用于曲柄逆时针旋转。

2.5.1常规游梁式抽油机基础计算式

常规游梁式抽油机几何关系计算式：

?I???arctg??

H?G?? J2?K2?R2?2KRcos(???)

?C2?P2?J2??? ??arccos ??2CP???C2?J2?P2? ??arccos ????2CJ???Rsin?????? ??arcsin? ?J?? ??????(???) ?????

?C2?K2??P?R?2? ?t?arccos??

2CK???C2?K2??P?R?2??b?arccos??

2CK??

光杆（悬点）加速度计算式：

A??2?R?K?R? ??a?cos??sin??sin??sin??cos??sin???3??CC?sin??P??

悬点载荷计算式：

?a??Wn??W0?G??1??? g??

式中:Wn——悬点载荷，KN； W0——吊重，KN；

G——结构不平衡重，KN；常规性抽油机 G=0.

g——重力加速度， g?9.81m/s； 扭矩因数和光杆位置因数计算式：

2TF?A?Rsin? ?Csin?PR??b??

?b??t减速器净扭矩计算式：

?a?Mn?TF?W0?G???1?g???Msin?

??2-14

式中: TF——扭矩因数：给定曲柄转角时，由四杆机构尺寸决定的纯光杆扭矩与纯光杆载荷之比；

Wn——悬点载荷，KN； G——结构不平衡重，KN；

M——曲柄平衡重产生的最大力矩，KN?m；

注意：Mn值计算结果为负时，仅表示扭矩方向与规定的旋向相反。

将曲柄放在90?和270?位置，测出悬点载荷w1和w2。M1?TF90(w1?G).和

90?M2?TF(w2270270??G)。M?M1?M2 2抽油机扭矩因数几几何计算：

计算减速器净扭矩是，平衡率应在70%以上，平衡计算式如下：

?平???1??

?Mn1max?Mn2max???100% ?Mn1max? 式中：?平——平衡率；Mn1max——上冲程时，减速器最大净扭矩， KN?m；Mn2max

——下冲程时，减速器最大净扭矩， KN?m；

2.6设计原始参数

2.6.1参数

悬点最大载荷:30KN 减速器额定扭转矩为:37 冲程:3m 冲次:9

2.6.2抽油机几何结构尺寸

表2-1抽油机几何结构尺寸：（单位：m）

参数名称 游梁前臂长度 A 游梁后臂长度 C 连杆长度 P 曲柄半径 R 游梁支承中心到底座底部的高度 H 减速器输出轴到底座底部的高度 G 游梁支承中心到减速器输出轴中心的水平距离 I 数值 3.0 2.0 3.22 0.947 5.2 2.0 2.17

2.7运动学的运算

表2-2 抽油机各运动参数数值表

?/? 0 345 330 315 300 285 270 255 240 225 sinθ 0 -0.25882 -0.5 -0.70711 -0.86603 -0.96593 -1 -0.96593 -0.86603 -0.70711 PR -0.32416 -0.27187 -0.1867 -0.07979 0.039586 0.163713 0.285879 0.399867 0.499788 0.580356 a/m/s2 3.900596 -2.15759 -1.96144 -1.78437 -1.61859 -1.45797 -1.29735 -1.13194 -0.95705 -0.7683 ??TF -0.97874 -M*sinθ 0 Tn -43.5695723 -1.18341 -21.36552036 -31.35942316 -1.31331 -41.27500702 -17.20615384 -1.38774 -58.37167026 -3.255996202 -1.41879 -71.49040077 8.800124271 -1.41251 -79.73717877 17.79400144 -1.37035 -82.55 23.07571789 -1.29006 -79.73717534 24.49906549 -1.16637 -71.49039413 22.38787063 -0.99221 -58.37166088 -57.94171483

210 195 180 165 140 135 120 105 90 75 60 45 30 15 -0.5 -0.25882 5.36E-08 0.258819 0.5 0.707107 0.866025 0.965926 1 0.965926 0.866025 0.707107 0.5 0.258819 0.637531 0.669126 0.674869 0.65577 0.613202 0.548234 0.461462 0.353457 0.225954 0.083998 -0.06138 -0.1921 -0.28718 -0.33191 -0.56216 -0.33655 -0.09087 0.174595 0.459536 0.764209 1.089508 1.436425 1.804754 2.190868 2.584948 2.96983 3.325087 3.636164 -0.76115 -41.27499553 -36.42209565 -0.47135 -21.36550754 -22.4852609 -0.12939 4.42384E-06 -10.37184834 0.247374 21.36551609 -1.277823345 0.630815 41.27500319 10.29864583 0.983173 58.37166713 21.88893313 1.258768 71.49039856 29.98844613 1.407289 79.73717763 30.81027072 1.382017 82.55 21.86256894 1.157045 79.73717648 3.809347409 0.751679 71.49039635 -19.18268031 0.243286 58.371664 -43.81685232 -0.25975 41.27499936 -54.76265116 -0.67547 21.36551182 -51.61948829 求均方根扭矩：Te??Tini?1n2N，求得Te=29.85.

第三章 主要部件的设计

3.1曲柄

曲柄是传递减速器输出扭矩的主要部件，所以它必须具有一定的强度和传动可靠性。曲柄一般 可用灰铸铁、球墨铸铁和铸钢制成。在曲柄平衡的抽油机上，两件曲柄共同承受的抽油机的全部载 荷，因此要求曲柄有很高的承载能力，同时为了调整方便和安全，曲柄上没有导轨、挡块、刻度线， 可以根据抽油机工作条件调整平衡块位置，使抽油机保持平衡。挡块可在紧固的情况下，防止平衡 块不致落下而发生事故。 此次，在一系列要求下，用 QT700-2 制成大尺寸常规普通型曲柄。

轴承盒连接在一起，从而完成力矩的传递。因此，对于上下接头与钢管的焊缝是否能达到规定的强 度而满足使用要求就显得尤为重要。如果两根连杆中有一根连杆失效，抽油机变成单臂传动，很有 可能被拉翻，造成严重的生产安全事故。焊缝作为整个连杆的薄弱环节，都会引起设计人员高度重 视，一般在设计中对焊缝的形式，焊接工艺条件，要求以及检验方法和标准都提出较高的要求和明 确的规定。同时为了保证两侧连杆传动平稳和传递力矩的均衡一致，两连杆的工作长度必须完全一 致，即达到一定的尺寸公差要求，这一要求通常用专用工艺装备来保证。 所以，选用直径为 80的热轧圆钢为主件，而上下接头均用 QT700-2 铸成。

3.2连杆

每台抽油机有两根连杆，它是传递力矩的主要受力杆件，其主件可用管材，也可用其他型材如 工字钢、槽钢等。但一般多用厚壁无缝钢管制成，在无缝钢管的两管端没有上、下接头，上、下接 头通过焊接与无缝钢管连接在一起。上接头通过连接销与横梁连接在一起，下接头通过两个螺栓与轴承盒连接在一起，从而完成力矩的传递。因此，对于上下接头与钢管的焊缝是否能达到规定的强 度而满足使用要求就显得尤为重要。如果两根连杆中有一根连杆失效，抽油机变成单臂传动，很有 可能被拉翻，造成严重的生产安全事故。焊缝作为整个连杆的薄弱环节，都会引起设计人员高度重 视，一般

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