1、 1 一一 曲柄摇杆机构杆长计算曲柄摇杆机构杆长计算 目前，游梁式抽油机采用的是四杆机构原理。国内外使用的游梁式抽油 机四杆机构的循环主要有三种：对称循环、近视对称循环和非对称循环。我 们采用近视对称循环四杆机构，为了方便与计算，认为游梁旋转的上下极限 转角相等。由石油天然气行业标准查得游梁的最大转角 0 55，因此游梁旋 转上下极限位置与水平夹角分别为27.5 2 。 游梁式抽油机采用的是四杆机构为曲柄摇杆机构，其原理简图如图一所 示。 图一：执行机构的原理简图 曲柄摇杆机构的两位置如下图二、图三所示，曲柄的半径为 R，连杆的 长度为L连，游梁回转中心与曲柄回转中心距离为l。由设计说明书知游
2、梁的 前臂长度= 6L前m, 游梁的后臂长度=3.162L后m，游梁支撑中心到底座距离 = 2.8H 1 m，曲柄转动轴中心到底座的直距离 2= 2 Hm，游梁支撑中心到曲柄转 动轴中心的水平距离=4.1Lm。 图二：游梁水平示意图 2 图三：游梁后臂上仰最大角示意图 由图示两位置状态知： 2222 12 ()4.1(2.82)4.18lLHHm 12 2 1 12 22220 0.8 arctan()arctan()11.05 4.1 27.5 2 11.0527.539 2cos3.1624.1823.1624.18cos 392.631 4.183.162=1.018 1.8245; 0
3、.8065. HH L LRLllLm LRlLm Lm Rm 后后连 后连 连 二二 驴头的结构设计及重量计算驴头的结构设计及重量计算 驴头用来将游梁前端的往复圆弧运动变为抽油杆的垂直直线往复运动， 为了保证在一定冲程长度下，将圆弧运动变为悬点的直线运动，驴头的圆弧 面长度应为: max =S弧（ 1.21.3） S m ax S为驴头悬点的最大冲程。 3 由设计说明书知： m ax S=6m，取 max 1.2SS 弧 ，则 1.267.2Sm 弧 驴头的最大转角为 55 ， S R 弧驴 ，因此 0 0 7.2 =7.504m 553.14 180 S R 弧 驴 驴头的材料选厚为 10
4、0mm耐磨板的 45 钢。其结构如图四所示： 图四：驴头 三三 悬点载荷与配重计算悬点载荷与配重计算 悬点载荷与配重的计算是根据减速器输出转矩计算的。 4 图五：游梁后臂上仰到最大角 当游梁后臂上仰到最大角时， 配重用来平衡悬点载荷， 其图如图五所示； 此时曲柄和连杆共线，与水平夹角 222 12 arccos()arctan()55.56 2 lLLHH lLL 后连 连 (-cos)cos 2 m gLFR 驴 当曲柄处于水平时，即游梁空载则配重与输出转矩平衡，其图如图六所 示，减速器输出转矩 T=120KN.m，mg为配重重量，效率 0.94 ，则： Tm gR 3 300 1200.9
5、4 10140 0.8065 140104.1cos 55.567.504cos 27.5 74 T m gK N R F FK N 悬点载荷 F=74kN 配重 mg=140kN 图六：曲柄处于水平 四四 配重的结构设计配重的结构设计 根据石油天然气行业标准知，配重一般由铸铁制成，边缘圆弧状便于安 5 装后的回转。因此配重的结构简单，为了使配重在曲柄上能够很好的调节和 良好的锁紧性，配重上要安装保险锁块，配重与曲柄之间采用 T 形螺栓连接， 查询石油天然气行业标准知T形螺栓为M42， 安装保险锁块的螺栓大小为M32。 因此我们选用配重的材料为 HT250，由配重的质量和灰铸铁的密度计算出配
6、重的体积，从而设计出的结构如图七所示： 图七：配重 五五 连杆连杆设计设计与强度与强度校核校核 每台抽油机有两根连杆，它是连接曲柄装置与横梁的杆件，是传递转 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。上接头通过横梁销轴与横梁连接在一起， 下接头通过螺栓与轴承盒连接在一起，从而完成力矩的传递。 选用材料 20 钢的内径 80mm、外径 120mm 的无缝钢管为主件，而上下接 头均为 QT7002 铸成。其结构如图八所示。 图八：连杆 6 连杆在抽油机工作时，承受拉力或压力。抽油机连质量较轻，其运动产 生的惯性力及惯性力矩较小，因此连杆运动所产生的惯性力和惯性力矩，则 可以认为是二
