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有三部分组成: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。抽油机由电动机驱动,经减速传动系统和执行系统(将转动变转为往复移动)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。
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假设电动机做匀速转动,抽油机的运动周期为T,抽油杆的上冲程时间与下冲程时间相等。冲程S=1.4m,冲次n=11次/min,上冲程由于举升原油,作用于悬点的载荷等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量为40kN,下冲程原油已释放,作用于悬点的载荷就等于抽油杆和柱塞自身的重量为15kN。
要求:
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 对抽油机机械系统进行结构设计,绘制装配图及关键零件工作图。
第二节 方案设计分析
一.抽油机机械系统总体方案设计
根据抽油机功率大,冲次小,传动比大等特点,初步决定采用以下总体方案,如框图所示:
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