对称循环游梁式抽油机的四杆机构参数设计.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 第6期 2005年 12月 JOURNALOFDAQING PETROLEUM INSTITUTE V01．29 No．6 Dec． 2005 对称循环游梁式抽油机的四杆机构参数设计 宋景浩 (大庆石油化工建设公司 机械厂，黑龙江 大庆 163714) 擅 要 ：采用类比法或经验法 ，设计对称循环游梁式抽油机的四杆机构参数 。均需反复试算 ，工作量大 ，精度不高．依 据给定的冲程 ，采用降维法求解非线性方程组设计抽油机四杆机构的参数，计算简便．实例表明，该方法的计算结果与实 际对称循环游梁式抽油机的四杆机构参数基本吻合． 关 键 词：对称循环；游梁式抽油机}四杆机构；参数设计 中圈分类号 ：TE933．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2005)06—0059—02 0 引言 对称循环游梁式抽油机是 目前油田的主要机械采油设备之一．它的四杆机构参数设计 ，不仅要满足 位置的要求，而且还要保证其运动的连续性和 良好 的动力性能 ．因此 ，必须从运动学、动力学的角度来 确定其 四杆机构参数．目前采用类 比法或经验法设计 ，均需反复试算 ，工作量大，精度不高．为 了减少 设计的盲 目性 ，提高设计效率和精度 ，笔者提出一种根据给定的冲程 ，来确定四杆机构参数的方法． 1 数学模型 对称循环游梁式抽油机的四连杆机构运动见图 1．图l中， r为曲柄半径 ，Z为连杆长度 ，k为游梁后臂长度 ，k 为前臂长 度；P为基杆长度．建立 A 坐标系，各构件长度取成矢量 ，转 角从 轴正 向逆时针度量，由矢量封闭图可知 r+ f= P+ 七 ． (1) 式(1)在 ，轴上的投影分别为 ／cos — P+ kcos(’ + )一 rcos(f+ )， (2) ／sin = ksin(’ + ’ )一 rsin( + ) ， (3) 式 中： ， 分别为初始角； ， ， 分别为曲柄 、后臂及连杆 的转角． 将式(2)和式(3)两边平方相加可消去 ，整理后得 四杆机 构运动位置方程 ，即 图1抽油机运动 RlR2cos( + )+R3cog(’ + )一cosE( 一1)+ ( 一，)j， (4) 式中：R】=(r2+k+P 一Z)／(2rk)；R2一P／k；R3一P／r． 式(4)是含有 R ，R ，R。， ， 待求参数的一组非线性方程．只有给出5组 曲柄与游梁后臂对应转 角关系，即 =gr()，i—l，2，…，5，建立 5个方程 ，然后联立求解 ，才能求出这 5个参数．但是在机构尺 寸未知的情况下无法求解该联立方程组 ，因此，用降维法来减少未知量的数 目，以便于求解． (1)游梁摆角 给定冲程 s后 ， 与前臂长k。的关系为 收稿 日期 ：2005—06—16；审稿人 ：栾庆德 ；编辑 ：王文礼 作者简介 ：宋景浩(1963一)，男，工程师，主要从事油田机械应用方面的研究． 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 2005年 一 S／k1， (5) 其 中，游梁前、后臂长度 比k ／k为 l～1．75 ，该比值在 S较大时 ，取大值；反之 ，取小值．确定 k后 ， 与 后臂长k就可以确定． (2)曲柄r．对称循环抽油机的极位夹角近似为0。，因此 ，游梁相对水平线上、下摆动的角度相 同，有