油机课程论文报告--抽油机方案设计.docVIP

机械原理课程设计报告 ——抽油机方案设计 目录： 1.设计任务………………………………………………………... 3 2.设计内容………………………………………………………... 4 3.方案分析………………………………………………………. 4 4.设计目标………………………………………………………. 5 5.设计分析………………………………………………………. 6 6.电机选择………………………………………………………. 9 7.心得与总结…………………………………………………… 11 8.附 录……………………………………………………….. 12 一、设计任务：抽油机机械系统设计 抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。常用的有杆抽油设备主要由三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。三部分之间的相互位置关系如图1所示。 抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。 悬点载荷P、抽油杆冲程S和冲次n是抽油机工作的三个重要参数。悬点指执行系统与抽油杆的联结点，悬点载荷P(kN)指抽油机工作过程中作用于悬点的载荷；抽油杆冲程S(m)指抽油杆上下往复运动的最大位移；冲次n(次/min)指单位时间内柱塞往复运动的次数。 假设悬点载荷P的静力示功图如图2所示。在柱塞上冲程过程中，由于举升原油，作用于悬点的载荷为P1，它等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量；在柱塞下冲程过程中，原油已释放，此时作用于悬点的载荷为P2，它就等于抽油杆和柱塞自身的重量。 图1 抽油机系统示意图 图2 静力示功图 悬点——执行系统与抽油杆的联结点 悬点载荷P(kN)——抽油机工作过程中作用于悬点的载荷 抽油杆冲程S(m)——抽油杆上下往复运动的最大位移 冲次n(次/min)——单位时间内柱塞往复运动的次数 假设电动机作匀速转动，抽油杆（或执行系统）的运动周期为T。油井工况为： 上冲程时间 下冲程时间 冲程S(m) 冲次n(次/min) 悬点载荷P(N) 8T/15 7T/15 1.6 12 二、设计内容： 1. 根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案示意图。 2. 根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统(执行机构)的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能。 3. 建立执行系统输入、输出(悬点)之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图(取抽油杆最低位置作为机构零位)。 4. 选择电动机型号，分配减速传动系统中各级传动的传动比，并进行传动机构的工作能力设计计算。 5. 编写机械设计课程设计报告。 三、方案分析： 1.根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成。 该系统的功率大，且总传动比大。减速传动系统方案很多，以齿轮减速器减速最为常见且设计简单，有时可以综合带传动的平稳传动特点来设计减速系统。这里选用带传动加上齿轮二级减速。 执行系统方案设计： 输入——连续单向转动；输出——往复移动 输入、输出周期相同，输入转1圈的时间有急回。 常见可行执行方案有很多种， 这里选用“四连杆式抽油机”机构。 四、设计目标： 以上冲程悬点加速度为最小进行优化，即摇杆CD顺时针方向摆动过程中的αmax最小，由此确定a、b、c、d。 五、设计分析： 执行系统设计分析： 一周期内运动循环图 ? 设计要求抽油杆上冲程时间为8T/15，下冲程时间为7T/15，则可推得上冲程曲柄转角为192°，下冲程曲柄转角为168°。 找出曲柄摇杆机构摇杆的两个极限位置。 CD顺时针摆动——C1→C2，上 冲 程 ( 正 行 程 ) ， P1 ， =192°，慢行程，B1 → B2； CD逆时针摆动——C2→C1，下 冲 程 ( 反 行 程 ) ， P2 ， =168°，快行程，B2→ B1。 ?? θ = 。 曲柄转向应为逆时针，Ⅱ型曲柄摇杆机构 ??? a2 + d 2 b2 + c2 ? 设计约束： (1)??? 极位夹角 　　　 （2）行程要求 通常取e/c=1.35?????????? S = eψ =1.35cψ (3)最小传动角要求 (4) 其他约束 整转副由极位夹角保证。各杆长0。 其中极位夹角约束和行程约束为