机械原理机械设计(油田抽油机).docx

设计题目——油田抽油机

1.机器的用途及功能要求

抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。图1是游梁式抽油机的工作原理图。工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。当活塞上移(上冲程)时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内：当活塞下移(下冲程)时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线(图la)。

抽油机在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷(悬点E承受了最大载荷);而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。因此，必须对抽油机进行动平衡。

抽油杆

抽油杆

钢丝绳

5

油管。

执行机拘(怕柄梯杆机构)

套管，

活塞

排出阙、

抽油标

吸入网

a)

b)

平衡重诚速器

I

图1

2.设计要求和原始数据

设计以电动机为原动机的抽油机。

(1)抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°;

(2)执行机构具有急回性能，行程速比系数1k≤1.15;

(3)抽油杆的冲程长度可调；

(4)采用曲柄平衡方式对抽油机进行动平衡，平衡重G作用于B点(图1b):

(5)设计原始数据如下：

方案号

1

2

3

4

5

6

7

8

每日抽油量Q(t)

10.8

13.6

6.8

70

13.4

15.5

133

12.3

冲程h(m)

0.75

0.9

0.6

0.75

0.5

0.55

0.45

0.4

摇杆长度Lp(m)

15

15

15

15

15

15

15

15

LgD/Lcp

1

11

1.2

1

1.1

1

1

1

许用压力角[α](度)

40

36

35

35

36

34

25

32

行程速比系数K

1.15

1.15

1.1

1.1

1.12

1.1

1.05

1.08

平衡重G(kg

840

840

850

850

830

830

840

840

泵筒和活塞的直径D(m)

0.028

0.038

下泵深度L(m)

200

300

抽油杆

直径d(m)

q(kg/m)

不同直径抽油杆连接长度1(m)

d?-0.019

Q1-2350

l-100

l-150

d?-0.022

Qz-3136

l?-100

l?-150

3.设计内容

(1)确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比和传动比分配；

(2)选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度；

(3)用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度Vm、最大速度Vmax、最小速度Vmin和速度不均匀系数

δv(此处所说速度均指速度的大小);

(4)求出原动机所需工作功率Pd,选择电动机；

(5)对传动系统中各级传动进行工作能力计算；

(6)进行减速器的结构设计。

4.提交的设计结果

(1)抽油机的总体设计方案，包括完整的传动路线图和按比例绘制的总体方案布局图，要表达清楚原动机、传动装置及执行机构的空间位置关系，并注出总体方案长、宽、高的尺寸；(2号图纸)

(2)按比例绘制的执行机构(铰链四杆机构)的极限位置图(注明极位夹角θ),抽油杆的位置、速度和加速度线图(三者均从下极限位置开始，并标明比例尺);(2号图纸)

(3)减速器装配图一张；(1:1,0号图纸)

(4)减速器零件工作图若干张；(1:1)

(5)设计计算说明书，内容包括：

*设计题目、要求和原始数据；

*分析执行机构和传动系统的优缺点：

*执行机构的运动设计(运动分析和求最大驱动力矩Mmax),包括数学模型、程序框图及文本、计算过程和结果(步长取π/6,结果以表格形式给出);

*原动机的选择和传动比的分配过程，各轴的运动和动力参数的计算过程和结果：

*各级传动工作能力计算过程；

机械原理机械设计

课程设计计算说明书

设计题目油田抽油机

天津大学机械工程学院

机械设计制造及自动化专业1班级

设计人指导教师

李廷江

陈树昌、王多

2006年01月08日

目录

一、