（三）懸點動載荷大小及變化慣性載荷和振動載荷。1.慣性載荷分兩部分：

和（由加速度造成）。桿、油柱運動規律一致，隨懸點而變。懸點隨曲柄轉動而擺動，為非勻速，有。（第3次課）上沖程載荷：

有效沖程：下沖程載荷：靜力示功圖平行四邊形桿在油中重量始終作用在懸點上。

（二）懸點靜載荷大小及變化規律（5）

—油管過流擴大，油柱加速度下降系數。（由圖16-17說明）為油管內徑面積；為油管斷面積（壁厚斷面）。泵筒油管柱塞游閥前面出現2.懸點加速度（求大小及變化）

—曲柄半徑；

—連桿長；

—后臂；

—前臂

—角速度；

—曲柄轉角；12點為0°懸點A，繞支點O擺動，取決于B點運動（游梁尾部）。

連稈前臂前臂曲柄12點為0°懸點（1）A點與B點關系：

位移：；

（）

速度：；

加速度：

A點沖程B點沖程A點速度B點速度A點加速度B點加速度（2）假設B點作直線簡諧運動（只有游梁、連桿很長近似成立，實際是圓弧運動。）運動規律成為:曲柄—連桿—滑塊機構。（B點相當滑塊：認為、，B點弧度大近于直線）。（3）B點運動

【關鍵是求

B點

，，】沖程：

速度：

加速度：（4）A點運動（懸點處）

懸點最大沖程：【為一沖程】（6）將代入（6）得：

發生在，。【恰好是下、上死點處】

圖1-19加速度圖（5）

分析：【慣性載荷與大小、方向有關】上沖程：（懸點向上為正向運動）前半段：，為正（與運動方向相同）后半段：，為負（與運動方向相反）下沖程：（懸點向下為反向運動）前半段：，為負（與正向運動方向相反）后半段：，為正（與正向運動方向相同）（6）實際B點，A點運動規律

（只給出計算思路）實際A，B點圓弧運動（非直線）。應精確求B點，A點運動規律。①方法一用機構動態仿真軟件ADAMS。思路：實體建模→定義傳動副→給原動件加力→分析機構各點的運動規律及受力。【有利于快速優化機構設計】以往用分析法或圖解法。②解析法：以原動桿為基礎，建立位移矢量方程。【各桿長一定，找各角度間關系，確定位移方程。】位移求導得速度、加速度。【機械設計書上有公式，有計算機可得數值解，很方便。】矢量方程：投影方程：

【兩式為運動分析基本方程，可以求出角速度和角加速度。】③圖解法：按剛體平動。任意一點均由牽連運動和繞B點相對轉動組合。按比例找關系，作位移、速度、加速度多邊形。【動點相對于靜參考系的運動稱絕對運動。動點相對于動參考系的運動稱相對運動。動參考系相對靜參考系的運動為牽連運動。】【前人已用精確法算出，，值】

連桿為平動（7）結論①實際（懸點加速度）隨

變化與理想規律相近；②

，（上沖程開始和下沖程終了附近）

二者之比稱運動指標：研究證明（與，有關）:

（8）實際抽油機中：

用處：用理想式求出乘，得，計算簡單。后臂③理想

對稱（順、逆旋轉均可），非對稱。為減小上沖程開始加速，考慮轉向：“曲柄順轉”【從

開始順時轉動增量角

下的加速度，與從

開始逆時增角

不同。故曲柄必按順時轉動（井口在左，曲柄在右，順轉，技術人員應考慮，有理論根據。順時從開始上沖程。）】3.慣性載荷對懸點載荷的影響（1）上沖程（和均起作用）

（9）

此處：由（5）式：上沖程前段：（向上），總載：

上沖程后段：（向下），總載：（2）下沖程（柱塞不帶油運動）

（10）下沖程前段：（向下），總載：下沖程后段：（向上），總載：（3）動力示功圖（由靜、動載合成，沖程與載荷關系圖）扭曲四邊形，，靜力為平行四邊形。

是基礎上增加。上沖程：靜變形段懸點載荷：

逐漸傳到懸點上，靜變形終了時，最大，之后開始有效行程，因慣性載荷減小，曲線下斜。加速度變負，慣性向上。

，＋，正向，增加;，，向，減小。下沖程：

前段，,向,

減小；后段，,向,

增加；（參看圖1-19～20）4.慣性載荷對有效沖程影響①上死點—處。負最大↓，↑，減重桿縮短，柱塞附加沖程（柱塞要向下走卻縮回）。【以此時的減重為標準】②下死點—或。正值最大↑，

↓，增重桿伸長，柱塞附加沖程（懸點走完下沖程再拉長）。【以此時的增重為標準】

①上死點：180°

為負↓向上↑桿減重縮短柱塞上縮②下死點：360°

為正↑向下↓桿增重伸長柱塞下伸③有效沖程

（11）

（12）

上死點、下死點最大慣性載荷

（慣性載荷沿桿均布，取長中點，作為載荷作用桿中心。4.慣性載荷對有效沖程影響5．振動載荷桿柱細長，彈性體，突然加、減重，且運動會產生振動。（1）懸點上行始桿、管柱在靜變形內柱塞與泵筒無相對運動，桿柱無振動。靜變形終了，桿、柱塞突然運動產生一次振動。（2）懸點下行始靜變形結束后，桿、柱塞突然卸載，又發生一次振動。（3）衰減振動（阻尼振動）（4）防止共振，合理選沖數懸點運動頻率與桿、柱塞自動振動頻率相同或整數倍，易共振。應合理選懸點沖數。（5）振動載荷示功圖

（參見圖1-20）

2↑（四）懸點最大和最小載荷1.（從動力示功圖上看）最大載荷發生在上沖程靜變形結束后的瞬間。（B”點：）2.

最小載荷發生在下沖程靜變形結束后的瞬間。（D”點：）

是設計或選電機的依據。第4次課上沖程靜變形終了瞬間點下沖程靜變形終了瞬間點

3.

,計算（1）API公式根據機、電模型，實測后給出公式（經驗式）

（13）

（14）

（無因次系數—查曲線；S—沖程；—彈性系數）

N/m（）【按計算桿彈性系數,桿在油中重。】—桿截面（使用較多，與實測值較接近。）（2）前蘇聯公式理論形式：

（15）

（16）加修正：

（17）

—變形分配系數（）

—桿徑；

D—泵徑；n沖次

。（理論＋經驗式，不分上、下，慣、振。）所有公式計算較準確，有偏差。（五）摩擦力對懸點載荷的影響，計算均未考慮。

【

實驗證明：不隨而變，隨而變，與運動方向相反。：柱塞與泵間，桿箍與油管間；：桿與油柱間、油柱與油管間。】

（18）

（19）

增加了（上行）；

減小了（下行）（液摩擦力與粘度有關）抽汲速度四、沖程長度與沖數選擇1.沖程沖程長度對懸點載荷影響不大。【只是抽油機高度增加】曲柄扭矩隨S正比增加。

2.

沖數n

沖次高，產生沖擊載荷，會使減小。最高n限制條件：不使油桿發生共振。

許用沖次：經驗式經驗式五、曲柄扭矩計算1.扭矩大小及變化曲柄銷處受力：

切線力；連桿力；曲柄折合平衡力；曲柄平衡重離心力:

力矩平衡方程：曲柄銷處

切向力

曲柄平衡重

連桿力

（1）

求（連桿力）

由游梁支點力矩方程求得。游梁擺動慣性力矩：

—轉動慣量（，游平衡重半徑）；

—梁角加速度。(，—前臂)力矩方程：

(P方向永不變

游梁平衡重)

（2）求出

可知，

(復合平衡時力矩)=0，求

(曲柄平衡時力矩)

=0，求（游梁平衡時力矩）

平衡良好標準：電機上下沖做正功。

2．最大扭矩計算式（1）前蘇

(經驗式)

由公式【（15）、（16）、（17）】計算（2）API式

（3）簡化式：

有效平衡重量無因次數，查曲線。為桿彈性常數沖程沖程六、平衡問題1.

基本原理（1）機械平衡：下沖程抬高平衡重，儲存位能。

上沖程釋放位能，“幫舉”。

【三種平衡：游梁，曲柄，復合三種平衡方式。】（2）氣平衡：

下沖程壓縮氣體，上沖程放出能量。“幫舉”（3）下沖程儲能：

（能為做功）

電機功，下落功（4）上沖程放能：

（上沖程懸點載荷需要的功）（5）原理要求：

（使電機做恒功）（6）需要的儲能：

儲能（7）按實際示功圖計算

（）上沖程：為OABCF面積（用測面儀：曲線下的面積為功）下沖程：為OADCF面積由上兩面積可求

，要有坐標比例。（8）無實際示功圖（用計算式），按靜力示功圖求

2．平衡重計算

—游梁平衡重；

—臂長

—曲柄平衡重；

—平衡半徑

—游梁部件重；

—重心到支點

—曲柄部件重；

—重心回轉距離

r—曲柄半徑（）

距離（1）下沖程儲能：①游梁平衡重抬高：儲能（功）：②游件抬高：

，

儲能：