抽油機(jī)課程報告--抽油機(jī)方案設(shè)計畢業(yè)論文

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1、機(jī)械原理課程設(shè)計報告——抽油機(jī)方案設(shè)計目錄：1.設(shè)計任務(wù)………………………………………………………...32.設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………...43.方案分析……………………………………………………….44.設(shè)計目標(biāo)……………………………………………………….55.設(shè)計分析……………………………………………………….66.電機(jī)選擇……………………………………………………….97.心得與總結(jié)……………………………………………………118.附錄………………………………………………………..12一、設(shè)計任務(wù)：抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計抽油機(jī)是將原油從井下舉

2、升到地面的主要采油設(shè)備之一。常用的有桿抽油設(shè)備主要由三部分組成：一是地面驅(qū)動設(shè)備即抽油機(jī)；二是井下的抽油泵，它懸掛在油井油管的下端；三是抽油桿，它將地面設(shè)備的運動和動力傳遞給井下抽油泵。三部分之間的相互位置關(guān)系如圖1所示。抽油機(jī)由電動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)減速傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)帶動抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復(fù)移動，從而實現(xiàn)將原油從井下舉升到地面的目的。懸點載荷P、抽油桿沖程S和沖次n是抽油機(jī)工作的三個重要參數(shù)。懸點指執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點，懸點載荷P(kN)指抽油機(jī)工作過程中作用于懸點的載荷；抽油桿沖程S(m)指抽油桿上下往復(fù)運動的最大位移；沖次n(次/min)指單位時間內(nèi)

3、柱塞往復(fù)運動的次數(shù)。假設(shè)懸點載荷P的靜力示功圖如圖2所示。在柱塞上沖程過程中，由于舉升原油，作用于懸點的載荷為P1，它等于原油的重量加上抽油桿和柱塞自身的重量；在柱塞下沖程過程中，原油已釋放，此時作用于懸點的載荷為P2，它就等于抽油桿和柱塞自身的重量。圖1抽油機(jī)系統(tǒng)示意圖圖2靜力示功圖懸點——執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點懸點載荷P(kN)——抽油機(jī)工作過程中作用于懸點的載荷抽油桿沖程S(m)——抽油桿上下往復(fù)運動的最大位移沖次n(次/min)——單位時間內(nèi)柱塞往復(fù)運動的次數(shù)假設(shè)電動機(jī)作勻速轉(zhuǎn)動，抽油桿（或執(zhí)行系統(tǒng)）的運動周期為T。油井工況為：上沖程時間下沖程時間沖程S

4、(M)沖次N(次/MIN)懸點載荷P(N)8T/157T/151.612二、設(shè)計內(nèi)容：1.根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。2.根據(jù)設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求，采用優(yōu)化算法進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))的運動尺寸設(shè)計，優(yōu)化目標(biāo)為抽油桿上沖程懸點加速度為最小，并應(yīng)使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能。3.建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出(懸點)之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并編程進(jìn)行數(shù)值計算，繪制一個周期內(nèi)懸點位移、速度和加速度線圖(取抽油桿最低位置作為機(jī)構(gòu)零位)。4.選擇電動機(jī)型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進(jìn)行傳動機(jī)

5、構(gòu)的工作能力設(shè)計計算。5.編寫機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計報告。三、方案分析：1.根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行抽油機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成。該系統(tǒng)的功率大，且總傳動比大。減速傳動系統(tǒng)方案很多，以齒輪減速器減速最為常見且設(shè)計簡單，有時可以綜合帶傳動的平穩(wěn)傳動特點來設(shè)計減速系統(tǒng)。這里選用帶傳動加上齒輪二級減速。執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計：輸入——連續(xù)單向轉(zhuǎn)動；輸出——往復(fù)移動輸入、輸出周期相同，輸入轉(zhuǎn)1圈的時間有急回。常見可行執(zhí)行方案有很多種，這里選用“四連桿式抽油機(jī)”機(jī)構(gòu)。四、設(shè)計目標(biāo)：以上沖程懸點加速度為最小進(jìn)行優(yōu)化，即搖桿CD順時針方向擺動過程中的αmax最小，

6、由此確定a、b、c、d。五、設(shè)計分析：執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計分析：一周期內(nèi)運動循環(huán)圖?設(shè)計要求抽油桿上沖程時間為8T/15，下沖程時間為7T/15，則可推得上沖程曲柄轉(zhuǎn)角為192°，下沖程曲柄轉(zhuǎn)角為168°。找出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿的兩個極限位置。CD順時針擺動——C1→C2，上沖程(正行程)，P1，=192°，慢行程，B1→B2；CD逆時針擺動——C2→C1，下沖程(反行程)，P2，=168°，快行程，B2→B1。??θ=。曲柄轉(zhuǎn)向應(yīng)為逆時針，Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)???a2+d2>b2+c2?設(shè)計約束：(1)???極位夾角　　?。?）行程要求通常取e/c=1.35????????

7、??S=eψ=1.35cψ(3)最小傳動角要求(4)其他約束整轉(zhuǎn)副由極位夾角保證。各桿長>0。其中極位夾角約束和行程約束為等式約束，其他為不等式約束。?Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計：?若以ψ為設(shè)計變量，因S=1.35cψ，則當(dāng)取定ψ時，可得c。根據(jù)c、ψ作圖，根據(jù)θ作圓η，其半徑為r。各式表明四桿長度均為Ψ和β的函數(shù)βmax=180°－θ－Ψ－（90°－Ψ/2）＝90°－θ－Ψ/2∴取Ψ和β為設(shè)計變量根據(jù)工程需要：?優(yōu)化計算：①.在限定范圍內(nèi)取ψ、β，計算c、a、d、b，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸；②.判斷最小傳動角；③.取抽油桿最低位置作為機(jī)構(gòu)零位：曲柄轉(zhuǎn)角β=0，懸點

8、位移S=0