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第四章 石油化工机械 第一节 石油化工机械总论 现代社会的各行各业几乎都离不开化工产品，要生产出高质量的化工产品，高效的、性能优良的化工机械设备是必不可少的。由于化工产品原料的很大一部分来自于石油，基于对各类机械设备的一般性介绍，我们将石油和化工工业中常用的机械设备合为一章介绍。 石油和化工机械设备分类 （一）按加工对象分类，石油及化工机械大致可分为： 采油机械 典型的如自动抽油机等。 钻探及穿孔机械 如潜孔钻机地质钻机a)常规型；b)变型；前置型；c)偏置型；d)斜井型；e)低短型；f)大轮型等。 按减速器型式可分为 a)渐凯线齿轮式；b)圆弧齿轮式；c)链条式；d)皮带式等。 按动力传动方式可分为 a)三角带式；b)窄V联组带式；c)同步皮带式等。 按平衡方式可分为 a)游梁平衡式；b)曲柄平衡式；c)复合平衡式；d)重锤平衡式；e)气动平衡式；f)差动平衡式等。 按曲柄连杆装配位置可分为 a)前置式；b)偏置式。 按驴头结构型式可分为 a)上翻式；b)侧转式；c)整体式；d)组装式；e)旋转式；f)大轮式；g)双驴头式等。 按驱动方式可分为 a)普通电机驱动式；b)多速电机驱动式；c)天然气发动机驱动式；d)超差转率电动机驱动式等。 2．无梁式抽油机一般可分为：链条式；滑轮增距式；链条增程式；小型式；矮型式；塔架式；曲柄连杆式；电动式；滚筒式；液压式等。 二．抽油机的设计要求 抽油机的工作条件比较恶劣，需要全天侯常年野外连续运转，无人监护，且受交变载荷作用。因此，要求抽油机应具有良好的可靠性、耐久性。还要求抽油机具有性能领域宽，调节范围大，能源消耗低，易损件少，维护保养方便，对环境适应性强等特点。 三．常规型游梁式抽油机的结构 图4-1为最普通的常规型游梁式抽油机。 常规型游梁工抽油机主要由发动机，三角皮带，曲柄，连杆，横梁，游梁，悬绳器，支架，撬座，制动系统及平衡重等组成。 发动机安装在撬座上，其安装位置有两种方案，一种是将发动机置于整体尾部，另一种是将发动机放在支架下面。 减速箱为二级龄轮传动减速箱，传动比为30左右，龄轮型式一般小功率用斜齿，大功率用人字齿。近年来推广使用点啮合双圆弧人安齿。 曲柄一端与减速器输出轴固结，另一端与连杆铰接。 连杆与横梁常见有两种型式，小型抽油机，多为组焊结构，靠改变后臂长度来调节冲程，大型抽油机多为整体机构，靠改变曲柄与连杆铰接位置来调节冲程。 游梁由型钢焊而成，也有用大型工字钢整体制造。 驴头由钢板组焊而成，有上翻式，侧转式，拆装式几种形式。 平衡重为金属块，小型抽油机多装于游梁尾部，大型抽油机多装于曲柄两翼，平衡重可根据需要而调整。 四．常规型游梁式抽油机的工作原理 发动机通过三角皮带和减速带动曲柄作等速旋转运动。曲柄—连杆—横梁—游梁四杆机构将这一运动转主为成驴头的变速的上下圆弧往复运动，再通过悬点，抽油机杆等动抽油泵碎裂塞作变速的上下往复直线运动。抽油泵泵筒底部装有固定阀，柱塞上装有游动阀。当悬点下冲程时，固定阀关闭，游动阀开启，抽油泵作排出工作，柱塞向下运动，将原油排出泵当悬点上冲程时，固定阀开启，游动阀关闭，柱塞向上运动，将原油吸入泵内，同时将已排出泵外的原油举升到地面。 五．常规型游梁式抽油机的基本计算 1．悬点运动方程 悬点位移方程 悬点速度方程 悬点加速度方程 式中 S—悬点位移，m V—悬点速度，m/s a—悬点加速度，m/s2 Smax—最大冲程长度，m ω——曲柄转动角速度，弧度/s ——曲柄转角，度 2．悬点载荷公式（美·梅里斯公式） 式中 Pmax——悬点最大载荷，kgf Pmin——悬点最小载荷，kgf Py——作用于柱塞上油柱、轴油杆总重，kgf Pg——抽油杆在空气中重量，kgf S——冲程长度，m n——冲程次数，spm 3．曲柄轴扭矩公式 M=30S+0.236S（Pmax—Pmin） 式中 M——曲柄轴扭矩，kgf·m S——冲程长度，m Pmax——悬点最大载荷，kgf Pmin——悬点最小载荷，kgf 4．最大下泵深度公式 以悬点额定载荷为临界条件： 以曲柄轴额客扭矩为临界条件： 以抽油杆额定应力为临界条件： 式中 Lmax——最大下泵深度，m Pmax——最大悬点载荷，kgf Pmin——最小悬点载荷，kgf Mmax——曲柄轴最大扭矩，kgf·m max——抽油杆最大当量应力，kgf/cm2 F——泵柱塞全断面面积，m2 f——抽油杆截面积，m2 r——液体重度，kg/ m3 g——每米抽油杆在空气中重量，kg/m Smax——悬点最大冲程，m nmax——悬点最大高冲次，spm 5．最大排量公式 Qmax=1440