级游梁式抽油机优化设计作业要点.doc

优化设计作业要求 每人按规定格式编写设计计算说明书1份; 计算说明书附运动分析计算程序和抽油机悬点位移、速度、加速度曲线（以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点）。 一、后置式游梁式抽油机几何尺寸参数计算 1、几何关系 图1为后置式游梁抽油机的机构简图。为便于讨论，采用下例符号： ——游梁前臂长度，m ； ——游梁后臂长度，m； ——连杆长度，m； ——曲柄半径，m； ——游梁支承中心到减速器输出轴中心的水平距离，m； ——游梁支承中心到减速器输出轴中心的垂直高度，m； ——基杆长度，即游梁支承中心到减速器输出轴中心的距离，m； ——曲柄销中心到游梁支承中心之间的距离，m ； ——曲柄转角，以曲柄半径处于12点钟位置 作为零度，曲柄顺时针方向旋转，rad； ——基杆与垂线的夹角，rad； ——游梁后臂与连杆的夹角，即传动角，rad； ——游梁后臂与的夹角，rad； ——基杆与的夹角，rad； ——游梁后臂与基杆的夹角，rad，（等于时）； ——当光杆位于上死点时，游梁后臂与基杆的夹角，rad； ——当光杆位于下死点时，游梁后臂与基杆的夹角，rad； ——连杆与曲柄半径的夹角，rad； ——基杆与曲柄半径的夹角，rad； ——游梁后臂与水平线的夹角，以水平位置作为零度，沿顺时针旋转为正。 ——机构极位夹角。 ——初始角，即上冲程起始点时刻（即光杆处在最低位置时）而曲柄对应的转角。 ——游梁摆动角位移 2． 角计算 设抽油机以顺时针方向旋转，基杆夹角为 （1-1） （1-2） 3．β角计算 （1-3） （1-4） 4．游梁摆角计算 （1-5） （1-6） （1-7） 5．扭矩因数TF计算 （1-8） （1-9） （1-10） 6．计算游梁摆角 （1-11） 7．计算冲程长度Si （1-12） 8．游梁后臂与基杆的最小夹角、最大夹角 （1-13） （1-14） 9．最小传动角、最大传动角 （1-15） （1-16） 10．机构极位夹角 （1-17） 11．上冲程起始点时刻曲柄初始角 （1-18） 12．上、下时游梁前臂相对于水平线摆动角 （1-19） （1-20） 二、抽油机运动分析计算 以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点。当游梁摆动角位移为时，悬点速度和加速度由以下公式计算。 1．悬点速度计算 （2-1） 式中： ，为抽油机冲次，。 2．悬点加速度 （2-2） 3．游梁摆动的角加速度 （2-3） 三、常规抽油机机构尺寸的优化设计 1 目标函数 抽油机机构简图见左图，考虑以杆长为设计变量比较直观。输入初始点也比较方便。 当给定抽油机S，冲程 则 设计变量选用四连杆几何尺寸和定位尺寸C，P，R， I， H，即 目标函数分别如下。 （1）上冲程最大扭矩因数最小 在载荷与平衡扭矩确定的情况下,为追求极小化，一般认为可降低减速器峰值扭矩,减小扭矩的波动，因而可以减小均方根扭矩与电动机功率。在进行极小化中，采用目标函数 仅代表连杆机构的运动学参数,而没有反映出抽油