1、異相型游梁式抽油機設計摘 要抽油設備中，以游梁式抽油機最為普遍，數量也最多。游梁式抽油機具有機構簡單、可靠性高等優點，因而在油田得到了廣泛應用。隨著石油工業的發展，目前，為了增加抽油機的適應性、可靠性、經濟性和先進性，提高抽油效率，減少動力消耗，改善抽油機的運動特性、動力特性與平衡特性。因此國內外抽油機的總的發展趨勢是向著超大載荷，長沖程，低沖次，精確平衡，自動化，智能化，節能化，高適應性方向發展。異相型游梁式抽油機是油田應用最為廣泛的一種節能型抽油機。它的設計原理與方法對抽油設備具有通用性。本文介紹了異相型游梁式抽油機工作原理與節能原理，進行了運動學和動力學分析計算、平衡計算。為此，將曲柄回

2、轉運動分成 24 等分，逐點計算懸點的光桿因數、扭矩因數、加速度、載荷值；曲柄扭矩計算、平衡率計算及交變載荷系數計算等。由于計算工作量大，在手算基礎上采用了計算機的 Excel 軟件優選了抽油機的幾何尺寸。對主要部件進行了選擇計算，合理選擇電動機和雙圓弧齒輪減速器，設計了窄 V 帶傳動裝置。最后對各結構進行了應力和強度校核。設計顯示：如果異相型游梁式抽油機的幾何尺寸得到優化，節能效果是顯著的。 關鍵字：異相型抽油機，扭矩因數，懸點載荷，凈扭矩IAbstractPumping equipment, with the most common beam pumping unit, also most

3、. beam pumping unit has the advantages of simple structure, high reliability, and has been widely applied in the field. Along with the development of the petroleum industry, now, in order to increase the adaptability of the pumping unit, reliability, economy and advanced, improve the efficiency of o

4、il, reduce power consumption, improve the motion characteristics and pumping dynamic characteristics and balance. So the general development trend and pumping unit is large load, and long stroke to flush times, low precision balance, automation, energy saving, intelligent, and high adaptability.Out-

5、of-phase type beam pumping unit is the most widely used oil pumping unit is an energy-saving. Its design principle and method of pumping equipment. The paper introduces the beam pumping unit type out-of-phase working principle and the energy saving principle, kinematics and dynamics analysis and cal

6、culation, the equilibrium calculation. Therefore, will turn into twenty-four equal crank movement point, the calculation of strength factor, hanging point torque factor, acceleration, load value, Crank torque calculation, balance ratio and alternating load coefficient calculation, etc. Due to the bi

7、g workload is calculated based on the hand, using computers Excel the optimum geometric dimension of the pumping unit.The choice of main components, reasonable choice of double circular-arc gear reducer motors and narrow, design the V belt transmission device. Finally the stress on the structure and

8、 intensity.IIDesign shows that: if out-of-phase type beam pumping unit, the optimized geometry size energy-saving effect is remarkable.Keywords: Out-of-phase type unit, torque factor, hanging point load, net torqueIII目錄前前 言言 .11 1 概述概述.31.1 國內外抽油機技術發展概況.31.2 抽油機的類型與結構及主要參數.31.2.1 抽油機的類型.31.2.2 抽油機的結

9、構.41.2.3 游梁式抽油機主要參數.71.3 近幾年抽油機的研究重點及研究中應重視的問題.71.3.1 抽油機的研究重點.71.3.2 抽油機研究中應該重視的問題.101.4 異相型游梁式抽油機特、點工作原理與節能原理.111.4.1 異相型游梁式抽油機特點.111.4.2 工作原理.111.4.3 節能原理.112 2 設計數設計數據據.132.1 設計數據.132.2 抽油機幾何結構尺寸.132.3 抽油機模型示功圖:.13IV3 3 設計與設計與計計算算.173.1 異相型游梁式抽油機幾何尺寸參數計算.173.1.1 幾何關系計算式.173.1.2 符號含義.173.1.3 各個點參

10、數計算.183.1.4 扭矩因數和光桿位置因數計算.213.2 抽油機運動學計算.233.2.1 光桿（懸點）加速度計算式.233.2.2 加速度計算.233.2.3 加速度曲線.243.3 抽油機動力學計算.243.3.1 懸點載荷計算式.243.3.2 減速器扭矩計算.263.3.3 曲柄軸凈扭矩曲線.273.3.4 平衡率、交變載荷系數 CLF 的計算 .27P3.4 傳動系統設計.273.4.1 電動機的計算與選擇.273.4.2 計算傳動比及減速器的選擇.293.4.3 傳動裝置的運動和動力參數的計算及窄 V 帶選擇.314 抽油機的各部件的強度計算與校核 .36V4.1 連桿的應力

11、分析與強度校核.364.2 游梁的應力分析及強度校核.384.3 滾動軸承的選擇和壽命計算.404.3.1 選取軸承并計算軸承支反力.404.3.2 計算當量載荷.414.3.3 計算軸承壽命.425 結論 .436 謝辭 .447 參考文獻 .460異相型游梁式抽油機設計前 言本設計通過對異相型游梁式抽油機的優化設計，改進了以往常規型抽油機的高能耗、曲柄凈扭矩波動變化大、扭矩峰值高、加速度變化幅度大等特性。使抽油機在采油過程中增加抽油機的適應性、可靠性、經濟性和先進性，降低抽油機的載荷變化范圍，提高抽油效率，減少動力消耗，提高抽油機的平衡效果，從而增加采油量，創造出更大的經濟價值。異相型游梁

12、式抽油機在油田中廣泛應用，在創造價值的同時也存在著問題，在尺寸設計方面可能一開始不能很好把握尺寸大小的選擇，在選擇電動機和減速器時需要在精確計算的前提下認真選擇，對各部件及零件的選擇也需要達到應力和強度上的要求，盡量保證了選材的合理性，畢竟時代在進步，在節能、設計構造和生產率方面還需改進。但是設計顯示了如果異相型游梁式抽油機的幾何尺寸得到優化，節能效果是顯著的。因此要想是異相型游梁式抽油機達到更好的抽油和節能效果需要更進一步的優化設計。本課題的指導思想是：1.作為一項對大學所學知識的檢驗，主要目標是通過本課題的設計，了解設計一個課題所要掌握的有關機械方面的基礎知識、基本理論和基本方法。2.本課

13、題的另一個重要目標是通過課題的設計，加深對課程設計等時間環節的訓練，加深對材料力學和理論力學知識的掌握程度，正確運用學科基礎知識，培養分析和解決抽油機設計實際工程問題的基本能力，這是本設計的著力點。3.考慮到當今國內外抽油機技術的迅速發展，本設計介紹了異相型游梁式抽1油機的工作原理及節能原理，通過設計對石油機械制造技術的發展有一個全面的了解和正確的認識。4.通過對設計參數的大量計算，并且編制程序，計算機求解，最終得到比較優化的設計參數及方案，制作表格和曲線圖，結果打印并附說明書。本設計的主要內容包括：綜述了國內外的抽油機技術發展概況；簡介了抽油機的類型和結構；介紹了異相型游梁式抽油機的工作原理

14、及節能原理；對抽油機幾何參數計算；運動學（光桿位移、速度、加速度）計算；動力學（曲柄扭矩）計算；傳動參數（電動機、帶傳動、減速機）選擇計算；游梁及支承、連桿等零件的強度計算；繪制總裝配圖與主支承、橫梁與連桿連接部件圖；編寫設計說明書。本設計由遼寧石油化工大學，機械設計制造及其自動化專業 0901 班 宗鑫完成，由機械工程學院李萍老師指導。21 概述1.1 國內外抽油機技術發展概況 我國抽油機發展已有 50 多年的歷史。20 世紀 50 年代以進口為主，修配為輔，主要是進口前蘇聯 CKH 常規型游梁式抽油機。60- 70 年代，在仿蘇的基礎上制造常規型游梁式抽油機。1975 年以后制定并完善了國

15、產抽油機技術標準。80 年代起抽油機實現了全部國產化，不僅滿足自給，而且有部分出口。在此期間，我國抽油機技術有了飛躍發展，瞄準世界先進水準。隨著科技的進步，抽油機亦有很大的發展，出現很多新型品種，如繩索滑輪式、旋轉驢頭式、大輪式等游梁式長沖程抽油機。從設計方法學功能分析的角度講，抽油機的基本功能相對簡單，必然吸引著各行各業的專家對抽油機進行研究，形成了石油系統內外部抽油機專業廠、非專業廠一起生產、試制新型抽油機和對抽油機進行研究的百花齊放的局面。在世界范圍內，研究開發與應用抽油機已有 100 多年的歷史。在這百余年采油實踐中，抽油機發生了很大變化，特別是近 20 年來，世界抽油機技術發展較快，

16、先后研究開發了各種新型抽油機，為更經濟有效地開采石油作出了卓越貢獻。起特點是：增強了抽油機的適應性、可靠性、經濟性、和先進性；改善了稠油此乃功能，降低了抽油機載荷與載荷變化范圍，提高了抽有效率，減少了動力消耗；提高了抽油機平衡效果，改善了抽油機的運動特性、動力特性與平衡特性；增大了抽油機的適用范圍，減小了抽油機體積和質量，強化了抽油機自動化與智能化程度。1.2 抽油機的類型與結構及主要參數31.2.1 抽油機的類型抽油機的主要類型有: 游梁式抽油機、寬帶式抽油機、鏈條式抽油機、數控抽油機、液壓抽油機、長沖程抽油機、節能抽油機、計算機控制的抽油機、以及采用柔性構件作傳動的抽油機等。其中游梁式抽油

17、機應用最為普遍，其特點是: 游梁式抽油機結構簡單、制造容易、維修方便。特別是它可以常年累月全天候在野外工作，使用可靠，故障率低，皮實耐用。而其它類型的抽油機一般僅局限在特定的服役條件下才能發揮它們的優點。1.2.2 抽油機的結構抽油機主要由底座,懸繩器,支架總成,驢頭,游梁,橫梁,連桿裝置,曲柄裝置,減速器,游梁支承,電機裝置和剎車裝置等部件組成。圖 1.1 抽油機結構簡圖1底座；2支架；3懸繩器；4驢頭；5游梁；6橫梁軸承座；7橫梁；8連桿；9曲柄銷裝置；410曲柄裝置；11減速器；12剎車保險裝置；13電動機；14剎車裝置圖 1.2 抽油機幾何關系簡圖a. 底座:有底盤,機座兩部分組成.底

18、盤由工字鋼,槽鋼組焊而成.機座由鋼板焊成箱形結構，機座上安裝減速器，底盤前端安裝支架，后端安裝電機裝置，底座和機座兩端各打有中心線標記，以安裝找正時使用。b. 懸繩器：是驢頭與光桿相互聯接的部件。是由光桿卡瓦、支架、鋼絲繩組成。鋼絲繩穿入錐套，并用鋅澆結成一體，錐套承受全部載荷。c. 支架：由型鋼組焊而成。支架下端與底座連接。支架配有梯子，供安裝和檢修使用。支架可根據用戶要求提供塔式構架。三角支架或三點式支架。d. 驢頭：由鋼板組焊而成，撤掉左（或右）側兩個銷軸時可使驢頭向右（或左）側轉 180 度，是修井作業非常方便，也可以根據用戶要求提供上翻懸掛，自讓位等其它形式的驢頭。5e. 游梁：由鋼

19、板組焊而成，前端與驢頭連接，后端與橫梁連接；中部有四個長孔，固定在游梁支承上，靠四個調整螺栓對游梁進行微調，使驢頭懸點對準井口中心。f. 橫梁：由鋼板組焊而成箱型截面梁，其上裝有支座，由芯軸，軸承座和一個雙列向心球面滾子軸承組成。g. 連桿裝置：由無縫鋼管和上、下接頭組焊而成的連桿，連桿銷，曲柄銷及曲柄銷軸承座組成。上端靠連桿銷與橫梁連結，下錐面配合有螺栓與軸承座相連，曲柄銷用左右旋緊螺母緊固在曲柄上，曲柄銷螺母可根據需要配備三棱梅花螺母。h. 曲柄裝置：兩個曲柄裝置對稱的固裝在減速器的從動軸上，曲柄上有若干個直徑相同的曲柄銷孔，將曲柄銷緊固在不同的曲柄銷孔里，既可得到不同沖程長度。曲柄裝配有

20、齒條， 用來調節平衡塊在曲柄上的位置。i. 減速器：減速器為分流式兩極圓弧齒輪傳動機構，其技術規范如前所述。減速器由電機通過七根窄 V 帶帶動，從動軸兩端裝有曲柄，通過連桿、橫梁牽動游梁上下擺動。主動軸一端安裝有大袋輪，另一端安裝剎車裝置，主動軸和中間軸為齒輪軸。齒輪采用鍵和過盈配合與軸相聯接。從動軸每端開有兩個互為 90的鍵槽，抽油機工作相當時期后，將曲柄轉過 90與新的鍵槽配合，使最大負載移到磨損較小的齒上，從而延長使用壽命。由 O 型密封嵌入的軸承蓋、擋塵圈、回油槽和孔等組成了減速器軸端密封結構。箱體部分涂有密封膠。j. 游梁支承：是由軸、軸承座和兩個單列向心、短圓柱滾子軸承組成，軸承座

21、與游梁相連結。6k. 電機裝置：電機裝在導軌上，導軌緊固在電機底座上。電機相對底座可前后移動。前后左右四個方向調整距離，電機的軸端靠錐套或鍵可安裝不同直徑的小帶輪，使抽油機獲得不同的沖次。l. 剎車裝置：剎車是外抱形式，也可根據用戶要求提供內漲式。這兩種形式都可平移可靠地剎住轉軸。1.2.3 游梁式抽油機主要參數a. 懸點載荷：抽油機驢頭懸點的實際載荷。b. 額定懸點載荷：抽油機正常工作允許的最大的懸點載荷。c. 光桿的最大沖程：調節抽油機的沖程調節機構使光桿獲得的最大位移。d. 最高沖次：調節帶傳動的傳動比最小時的沖次數。e. 減速器的扭矩：減速器輸出軸允許的最大扭矩。1.3 近幾年抽油機的

22、研究重點及研究中應重視的問題1.3.1 抽油機的研究重點近幾年，在抽油機工作狀況和載荷特性研究、抽油機性能有略的評價方法、游梁式抽油機優化設計數學模型的研究、驅動抽油機的電動機特性研究、抽油機分類方式的研究、抽油機的模塊化設計研究、新設計理論在抽油機設計中的應用、抽油機平衡最佳條件的研究、對二次平衡技術的認識、新機型的研制、現有抽油機的增強改造以及抽油機主要零部件的研究等科研成果中取得較大進展。（1） 抽油機工作狀況和載荷特性研究抽油機所承受的載荷，是設計、評價抽油機的依據，是進行抽油機研究、設計、分析必須首先解決的問題。抽油機的工作狀況為，24h野外連續運轉，無人7看守，工作環境惡劣。改變了

23、過去認為抽油機工作環境較優、容易滿足的認識，這對減少新型抽油機設計的失誤，提高新型抽油機的刨新成功率，有著重要的意義。在研究普通抽油機載荷和工作特性的基礎上，對某些專用抽油機工作特性的研究也取得了長足的進展。已經逐漸認識到不同的油藏和開采條件，應該采用具有不同特性的抽油機。如對稠油等特殊油藏，抽油機的懸點承載能力要大，減速器的扭矩要大，但平衡重可相對減小，這時以配備大減速器的常規游梁式抽油機為佳 。設計或分析抽油機的性能，對抽油機的優劣進行評價時，需要給定抽油機懸點所承受的載荷，即給定抽油機的懸點示功圖，因此提出了“模型示功圖” 的概念。（2） 游梁式抽油機優化設計數學模型的研究游梁式抽油機是

24、油田應用最多的抽油機機型，也是油田的耗能、費用支出大項。因此以設計性能優良、滿足油田要求、制造成本低、運動動力性能優、節能效果好的抽油機占領市場一直是抽油機生產廠家和研究單位追求的目標，許多學者進行抽油機結構參數優化設計研究就是為達到這一目標而展開的。從1984年開始經過近20年的研究，特別是近l0年的研究，人們對抽油機優化設計的數學模型已經有了較清楚的認識，這對促進抽油機設計水平的提高具有重要意義。首先，在進行抽油機優化設計時應該取抽油機的主參數作為優化設計變量，即設計變量除包含抽油機的桿長等結構參數外，還應包平衡參數等。 在選取尋優目標函數時，除考慮運動參數的優選外，還必須進行動力參數的優

25、化。一般應按照“能耗要小、質量要輕、練臺性能指標要合理的多目標函數8尋優準則進行。同時，人們的設計實踐表明：選擇不同的抽油機“模型示功圖” 作為設計抽油機的標準，所設計出的抽油機結構尺寸和平衡參數，抽油機的運動、動力性能是有區別的，因此在進行抽油機的優化設計前，有必要先對所設計抽油機的應用場合進行調研，按照其主要應用油田的示功圖特性，選擇合理的設計模型示功圖，再進行抽油機參數的優選。對于抽油機優化設計算法的選取，普遍認為：選用在非劣解中尋優解的算法較為臺適。這主要是因為抽油機優化設計是一多目標優化設計問題，在按照某一個或少數幾個目標確定的最優解，有可能使其他性能指標嚴重變形，這樣首先確定若干非

26、劣解，就為設計人員進行分析和優選創造了更為廣泛的選擇空問。利用上述方法和理論建立的優化算法所設計的抽油機，一般比采用常規技術設計的抽油機總質量可減輕5 ，能耗下降10左右，有著顯著的社會、經濟效益。因此，抽油機優化設計技術應該在抽油機生產廠家廣泛推廣。（3） 驅動抽油機的電動機特性研究選擇合適的驅動電動機是抽油機設計、研究和使用工作者關注的重點問題。抽油機的扭矩特點是渡動較大，且存在負扭矩，這就要求驅動抽油機的電動機，不僅電動機本身在較寬的載荷率下工作效率較高，而且更重要的是符合抽油機的載荷狀態，使抽油機懸點加速度變化趨于均勻，抽油機主要構件如連桿、支架的受力，特別是減速器承受的扭矩有所改善，

27、平衡效果變優。即不僅要求驅動抽油機的電動機節能，而且要求電動機的特性使抽油機的工作狀態和有桿采抽系統最優。這點，已經得到大多數研究人員和油田工程師的認可。研究什么樣的電動機驅動抽油機更為合理，必須建立考慮抽油泵工作狀態、抽油桿系統振動和抽油機9構件慣性的機器系統動力學方程，并解決抽油機動力學方程與抽油機波動方程的耦合問題。驅動抽油機的電動機，應該具有以下特點： 在低負載率時效率要比較高； 電動機的機械特性應該與抽油機的工作要求相匹配，一般認為特性較軟對“三抽”系統有利； 要有一定承受過載的能力； 啟動力矩要大； 適合于野外工作； 能防止從電動機上竊電； 有利于抽油機的平衡。特別是電動機的機械特

28、性應滿足“三抽”系統的要求，是國外抽油機研究人員的普遍共識，這點國內在近幾年也得到了普遍承認。近幾年，各種專為抽油機設計的電動機或多或少地解決了上述問題。研究表明，對于驅動抽油機的電動機，片面強調其節能是不可取的。1.3.2 抽油機研究中應該重視的問題目前抽油機的研究中，下面幾個問題值得引起我們重視：(1) 抽油機機型的選擇原則和優劣評價問題什么樣的抽油機能夠滿足油田的需要，評價的標準是什么，這些標準的可操作性等問題，應該引起設計、研究人員的重視。(2) 小型游梁式抽油機的設計。目前，不同的油田使用不同的抽油機，已經成為油田工程師的共識，這樣，設計小型的長沖程抽油機，滿足油田的需要，研10究小

29、型長沖程抽油機的設計規律，應該成為設計人員重視的問題。(3) 抽油機的合理選擇問題。油田特別是新建油田按照什么原則選擇抽油機機型，應該是抽油機工作者和油田開發工程師共同關心的問題。(4) 現代設計方法在抽油機設計中的應用問題。(5) 拖動抽油機電動機的最佳性能研究問題。(6) 抽油機主要部件和專用部件，如減速器性能、可靠性、設計方法、加工制造等問題的研究。1.4 異相型游梁式抽油機特點工作原理與節能原理1.4.1 異相型游梁式抽油機特點a. 曲柄中心線和平衡重中心線偏離一個相位角。b. 曲柄軸中心線至中央軸承座中心水平距離 I 大于游梁后臂長度 C，兩者差接近于曲柄半徑 R，即 I-CR。結構

30、上看，加大了力臂減小了連桿拉力，增大抽油機最大承載能力，扭矩因數下降。這種結構特點使游梁在上下死點時，連桿兩個位置之間存在一個相位夾角，這種機構具有急回特性。c. 曲柄順時針方向選轉，保證上沖程時間長.下沖程時間短。1.4.2 工作原理抽油機的電動機通過 V 帶和減速器帶動曲柄做旋轉運動。曲柄連桿游梁支承架四桿機構將這一運動轉化為驢頭的變速上下往復運動，通過鋼絲繩和抽油桿帶動抽油泵柱塞做變速的上下往復運動，實現油井開采。1.4.3 節能原理a. 抽油機的負載狀況影響抽油機的能耗。常規型抽油機加在曲柄的凈扭矩11成周期變化，有時對電機做功，這樣的負載不利于普通電動機的正常工作，是電機高能耗原因。

31、b. 普通異步電動機油機的負載狀況影響抽油機的能耗。常規型抽油機加在曲柄的凈扭矩成周期變化，有時對電機做功，這樣的負載不利于普通電動機的正常工作，是電機高能耗原因。具有硬特性，適宜拖動均勻負載。常規型抽油機的負載狀況不理想，就形成了它能耗高特性，而異相型抽油機在這方面得到改進。c. 抽油機工作時曲柄凈扭矩的波動由懸點載荷與加速度變化引起。通過改變抽油機桿件尺寸的配比，使運動規律改變，減小工作扭矩曲線的峰值。在保證沖次不變的情況下，加長上沖程時間，減少上沖程前半段的加速度變化幅度，使扭矩峰值減小；同理可以使工作下峰值加大。同時可以改變工作扭矩的形狀。異相型抽油機通過在曲柄上的偏置角的引入，有利于

32、減少電動機的額定功率，達到二者更好的匹配，也可以改善桿件受力情況。122 設計數據2.1 設計數據 懸點最大載荷： 沖程： 沖次：KNW100mS2 . 4min/5n2.2 抽油機幾何結構尺寸：（單位：mm） 3780P2195C4655K3180I1064R2.3 抽油機模型示功圖: 在設計抽油機之前，首先要確立抽油系統的地面示功圖，它是抽油機動力分析的起始條件。所謂的模擬示功圖是指在抽油機正常的工作條件下，能包容該機型各種工況，使抽油機的各項動力性能指標受到最惡劣工況考驗的示功圖。以現場實際示功圖為基礎，運用多元統計分析理論，結合理論研究成果和現場試驗，給出了一種能預測在正常稀油工況下油

33、井地面示功圖參數的方法。 圖 2.1 模擬示功圖13計算公式：當， 時600603565W當 ， 時18060)180(1201090W當 ， 時240180)180(603590W當 ， 時360240)240(1201055W計算過程與結果如下：（1） 時，當0KNW656035651（2） 時，當15KNW75.73156035656035652（3） 時，當30KNW5 .82306035656035653（4） 時，當45KNW25.91456035656035654（5） 時，當60KNW100606035656035655（6） 時，當75KNW75.98)75180(12010

34、90)180(12010906（7） 時，當90KNW5 .97)90180(1201090)180(12010907（8） 時，當105KNW25.96)105180(1201090)180(12010908（9） 時，當120KNW95)120180(1201090)180(12010909（10）時，當135KNW75.93)135180(1201090)180(120109010（11）時，當15014KNW5 .92)150180(1201090)180(120109011（12）時，當165KNW25.91)165180(1201090)180(120109012（13）時，當18

35、0KNW90)180180(1201090)180(120109013（14）時，當195KNW25.81)180195(603590)180(60359014（15）時，當210KNW5 .72)180210(603590)180(60359015（16）時，當225KNW75.63)180225(603590)180(60359016（17）時，當240KNW55)180240(603590)180(60359017（18）,255 時當KNW25.562402551201055)240(120105518）（19）,270 時當KNW5 .572402701201055)240(1201

36、05519）（20）,285 時當KNW75.582402851201055)240(120105520）（21）,300 時當KNW602403001201055)240(120105521）（22）,315 時當KNW25.612403151201055)240(120105522）（15（23）,330 時當KNW5 .622403301201055)240(120105523）（24）,345 時當KNW75.632403451201055)240(120105524）（163 設計與計算3.1 異相型游梁式抽油機幾何尺寸參數計算3.1.1 幾何關系計算式 hHIarctg（1） co

37、s2222KRRKJ（2） CPJPC2arccos222（3） CJPJC2arccos222（4） JRsinarcsin（5） （6） （7） CKRPKCb2arccos222（8） CKRPKCt2arccos222（9）3.1.2 符號含義A：游梁前臂長度，等于驢頭弧面半徑與鋼絲繩半徑之和，m；C：游梁后臂長度，等于游梁支承中心到橫梁軸承中心的距離，m；17P：連桿長度，等于橫梁軸承中心的曲柄銷軸承中心的距離，m；R：曲柄半徑，等于減速器輸出軸中心到曲柄銷軸承中心的距離，m；K：極距，等于減速器輸出軸中心到游梁支承中心的距離，m；H：游梁支承中心到底座底部的高度，m；I：游梁支承中

38、心到減速器輸出軸中心的水平距離，m；J：曲柄銷軸承中心到游梁支承中心的距離，m；h：減速器輸出軸到底座底部的高度，m；：K 與曲柄中心線（減使器輸出軸中心與曲柄銷軸承中心的連線）的夾角，常規型和異相型游梁式抽油機等于 K 與曲柄中心線在 12 點鐘位置時的夾角，前置型和氣平衡游梁式抽油機等于 K 與曲柄中心線在 6 點鐘位置時的夾角， （） ；：曲柄角，觀察時，井口在右側，常規型和異相型游梁式抽油機為曲柄中心線從 12 點鐘位置開始，按順時針方向的旋轉角；氣平衡游梁抽油機為曲柄中心線從 6 點鐘位置開始，按順時針方向的旋轉角；前置型游梁式抽油機為曲柄中心線從 6 點鐘位置開始，按逆時針方向的旋

39、轉角， （） ；：C 和 P 之間的夾角， （） ； ：P 和 R 之間的夾角， （） ；：異相型游梁式抽油機的曲柄平衡重臂中心線與曲柄中心線的偏移角， （） ；：C 和 K 之間的夾角， （） ；：光桿在最高位置時，C 和 K 之間的夾角， （） ；t：光桿在最低位置時，C 和 K 之間的夾角， （） ；b18：游梁處于上、下死點兩極限位置，游梁前后位置變化的夾角， （） ；：C 和 J 之間的夾角， （） ；：K 和 J 之間的夾角。C、J 在 K 的兩側為正值，在 K 的同側為負值， （） 。3.1.3 各個點參數計算當時，0089.43)31804655(3180()(2222arct

40、gIKIarctghHIarctg222222500888.394525.15566977)089.430cos(10644655210644655)cos(2KRRKJ 685.77)37802195225.1556697737802195arccos(2arccos22222CPJPC 391.69)500888.394521952378025.155669772195arccos(2arccos22222CJPJC 616.10500888.3945)089.430sin(1064arcsinsinarcsinJR 007.80)616.10(391.69 781.200)089.430

41、(007.80685.77)(494.81465521952)10643780(46552195arccos2)(arccos222222CKRPKCb 746.20465521952)10643780(46552195arccos2)(arccos222222CKRPKCt當=時， 15222222938121.374991.14062035)089.4315cos(10644655210644655)cos(2KRRKJ 19303.72)37802195291.1406203537802195arccos(2arccos22222CPJPC 804.73)938121.374921952

42、378091.140620352195arccos(2arccos22222CJPJC 677. 7938121.3749)089.430sin(1064arcsinsinarcsinJR 481.81)677. 7(804.73 874.181)089.4315(481.81303.72)(當=時， 30222222658071.362676.13152648)089.4330cos(10644655210644655)cos(2KRRKJ 974.68)37802195276.1315264837802195arccos(2arccos22222CPJPC 627.76)658071.36

43、2621952378076.131526482195arccos(2arccos22222CJPJC 810. 3658071.3626)089.4330sin(1064arcsinsinarcsinJR 437.80)810. 3(627.76其余詳見表 3.1 . 表 3.1 /2JmJ / / /015.566977253.94550088877.6845263469.391373271514.062035913.74993812172.3028873973.80418513013.152648763.62665807168.9743068476.627343654512.9007890

44、23.59176683968.0396954277.434392936013.323620533.65015349469.6054155276.086042037514.3923283.79372218373.4960776472.810441519016.034080814.00425783579.3303762568.0751681410518.13699624.25875524186.6508902562.3831641612020.557763984.53406704695.0175366256.1495063813523.131412834.809512743104.03732424

45、9.682659722015025.682552845.067795658113.346500643.2212200316528.037328035.295028615122.560800136.9896358918030.035264385.480443813131.192728131.2663488219531.540205845.616066759138.528460226.4705998121032.449593125.696454434143.522104323.2348661822532.701452995.718518426145.011171422.2738853724032.

46、278621635.681427781142.540475723.869301325531.209914285.586583417136.834503727.5732284627029.568161585.437661407129.082991132.6564262228527.465246275.240729555120.246385438.541747930025.044478545.004445877110.967548644.854837131522.47082974.740340674101.69757551.3384611433019.919689674.46314795592.8

47、09134157.7704394534517.564914424.19105170884.6698515263.89922731 / / / / .0-10.61591180.00728428200.781033615-7.67749297281.48167807181.873788430-3.8096470880.43699073162.5005205450.56593957376.86845336142.9973717604.86398230471.22205973123.9166982758.52566212264.28477939105.870089011.1892787456.885

48、889489.3054886110512.7331843349.6499798374.3900930412013.2129492242.9365571661.0433167413512.7739564336.9087032949.0352504515011.5881085831.6331114638.068835051659.82125937927.1683765127.818399611807.62144814923.6449006717.926851691955.11786177821.352738037.9704211692102.42435590620.81051027-2.57816

49、2432225-0.35545915222.62934452-14.2702611240-3.12276148926.99206278-27.3782385121255-5.77803049433.35125895-41.72501438270-8.21555907240.87198529-56.95580067285-10.3180368448.85978474-72.80460693300-11.9516984156.80653552-8912.963579364.30204044-105.9111616330-13.1845437170.95498316-123

50、.1466598345-12.4452621976.3444895-140.8964363.1.4 扭矩因數和光桿位置因數計算公式： sinsinCRATF（10） tbbPR（11）當時，0697977682. 0685.77sin781.200sin219510643965sinsinCRATF024471499. 0746.20494.81007.80494.81tBBPR當時 0303.72sin874.181sin219510643965sinsinCRATF000200728. 0746.20494.81482.81494.81tBBPR當時，306191

51、59763. 0974.68sin501.162sin219510643965sinsinCRATF017397875. 0746.20494.81437.80494.81tBBPR其余數據詳見表 3.2表 3.2 扭矩因數和光桿位置因數及加速度計算數據22 /PRTF2/sma00.024471499-0.6979776820.608517956150.000200728-0.0659666590.704996381300.0173978750.6191597630.709879927450.0761414441.2472470310.583755621600.1690896971.7016

52、264030.358057388750.2832879141.9281683710.122360692900.4050849311.955656303-0.0516325731050.524199041.85426276-0.1492195621200.6347122191.688180227-0.1919357751350.7339398891.495990344-0.2083872111500.8207841791.290795425-0.2228333511650.8942805271.064205623-0.256889311800.9522823140.786170683-0.335

53、0612121950.9900148080.402426588-0.4805393892100.998940704-0.145422049-0.6638634122250.968999918-0.826208823-0.7246719272400.89718292-1.45321979-0.5585451482550.79250085-1.869865539-0.3168164322700.668698221-2.075541836-0.1247215172850.537206857-2.1254162870.0135401013000.406391216-2.05804520.1252494

54、333150.283003771-1.8875528930.2324480653300.173486185-1.6111647440.3485859833450.084766689-1.2175076810.4777246533.2 抽油機運動學計算3.2.1 光桿（懸點）加速度計算式 sincossinsinsincossin32CRPCKRAa（12）式中：曲柄角速度，。srad /3.2.2 加速度計算23當時，0sincossinsinsincossin32CRPCKRAa232/608517956. 0089.430sin685.77cos781.200sin21951064007.

55、80sin685.77sin781.200cos3780)685.77(sin21954655106460253965sm 當時，15sincossinsinsincossin32CRPCKRAa232/704996381. 0089.4315sin303.72cos874.181sin21951064482.81sin303.72sin874.181cos3780)685.77(sin219546551064602539652sm 當時，30sincossinsinsincossin32CRPCKRAa232/709879927. 0089.4330sin974.68cos501.162si

56、n21951064437.80sin974.68sin501.162cos3780)685.77(sin219546551064602539652sm 其余數據祥見表 3.23.2.3 加速度曲線：24 圖 3.1 加速度曲線3.3 抽油機動力學計算3.3.1 懸點載荷計算式 gaGWWn10（13）式中： 懸點載荷，KN；nW 吊重，KN；0W 結構不平衡重，KN；G g重力加速度， ；2/8 . 9smg a 最大運動加速度，。2/sm當時，0KNgaGWWn31876064.658 . 9608517956. 015 . 3651111）（當時，15KNgaGWWn30367304.75

57、8 . 9704996381. 015 . 375.731222）（當時，3025KNgaGWWn72250145.848 . 9709879927. 015 . 35 .821333）（其余詳見表 3.3表 3.3 凈扭矩計算結果3.3.2 減速器扭矩計算（1）減速器凈扭矩計算式 ）（sinMGWTFMnn（14） /WWnMWMCMN06565.31876064-43.14811526-31.1867531-11.961362161573.7575.30367304-4.73664847.850393303-12.58704173082.584.7225014550.2897047846.

58、352548393.937156394591.2592.97699549111.59991781.6958540229.9040629660100100.0257692164.2507974111.471722452.779075017598.7596.43927101179.2025628133.650977445.551585479097.593.50474879176.0183543146.722139429.2962149210596.2591.33774343162.8742565149.794430413.07982611209589.70794659145.5345508142.

59、65847892.876071913593.7588.3309239126.906243125.80058821.10565481215092.586.97630937107.7508382100.36959557.38124268616591.2585.4497921587.211429668.0985810519.112848551809083.5425719662.927123531.1867609631.7403625319581.2573.937557428.34594591-7.85038527536.1963311821072.564.32585965-8.845421162-4

60、6.3525407537.5071195922563.7555.79474657-43.20638101-81.6958472738.489466262405548.56478826-65.48904213-111.47171745.9826748825556.2551.04468706-88.90217191-133.650973744.748801827057.553.31275899-103.3884653-146.722137743.3336724628558.7555.32633577-110.1525382-149.794430939.641892693006057.2221013