有桿抽油設(shè)備簡(jiǎn)介

1、 第一節(jié)第一節(jié) 游梁式抽油機(jī)游梁式抽油機(jī) Pumping UnitsPumping Units 古老，應(yīng)用廣泛。古老，應(yīng)用廣泛。 四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)： 1 1桿：桿：曲柄曲柄；2 2桿：桿：連桿連桿； 3 3桿：桿：游梁游梁；4 4桿：桿：虛桿虛桿。第八章第八章 有桿抽油設(shè)備有桿抽油設(shè)備（第二次課）第二次課）第二部分：采油工藝及設(shè)備第二部分：采油工藝及設(shè)備圖圖8-1 抽油機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖抽油機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 一、游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)一、游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)1. 1. 結(jié)構(gòu)組成：結(jié)構(gòu)組成： 電機(jī)；減速箱；曲柄；連桿；游梁；平衡電機(jī)；減速箱；曲柄；連桿；游梁；平衡塊；支架；驢頭；制動(dòng)器；懸繩器塊；支架；驢頭；制動(dòng)器

2、；懸繩器。驢頭將游梁前端往復(fù)驢頭將游梁前端往復(fù)圓弧運(yùn)動(dòng)，變?yōu)槌橛蛨A弧運(yùn)動(dòng)，變?yōu)槌橛蜅U垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)桿垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驢頭目的驢頭目的：對(duì)中井口對(duì)中井口。游梁游梁連桿連桿平衡塊平衡塊曲柄曲柄電機(jī)電機(jī)皮帶輪皮帶輪減速箱減速箱支架支架驢頭驢頭懸繩器懸繩器常規(guī)型常規(guī)型皮帶皮帶平衡塊平衡塊底座底座游梁游梁連桿連桿橫梁橫梁曲柄曲柄電機(jī)電機(jī)齒輪箱齒輪箱支架支架懸繩器懸繩器驢頭驢頭懸繩懸繩2. 2. 型號(hào)型號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)化） 游梁游梁 復(fù)合復(fù)合 曲柄曲柄 氣氣CYJ （Y） （F） （B） （Q） 抽油機(jī)抽油機(jī) 懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷 沖程（沖程（m） 最大扭矩最大扭矩 平衡方式平衡方式 （x10KN） 例，例，CYJ8-3

3、-37-HB： 懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷80kN 80kN ； 沖程沖程3m3m； 扭矩扭矩37 kN.m37 kN.m； H H圓弧齒輪箱；圓弧齒輪箱； B B曲柄平衡。曲柄平衡。3. 3. 基本類型基本類型 常規(guī)型常規(guī)型：支點(diǎn)在中間，動(dòng)力在尾部（見圖支點(diǎn)在中間，動(dòng)力在尾部（見圖9-29-2）；）； 雙驢頭抽油機(jī)（變力臂，節(jié)能。）；雙驢頭抽油機(jī)（變力臂，節(jié)能。）；常規(guī)型常規(guī)型常規(guī)型常規(guī)型雙驢頭式抽油機(jī)雙驢頭式抽油機(jī)下偏杠鈴式抽油機(jī)下偏杠鈴式抽油機(jī)3. 3. 基本類型基本類型 前置式：前置式：支點(diǎn)在尾部，動(dòng)力在中間（見圖支點(diǎn)在尾部，動(dòng)力在中間（見圖9-39-3）。）。前置式前置式曲柄平衡曲柄平衡前置式

4、前置式氣平衡氣平衡游梁游梁驢頭驢頭驢頭驢頭游梁游梁氣缸平衡氣缸平衡懸重懸重懸重懸重連桿連桿連桿連桿曲柄平衡重曲柄平衡重3. 3. 基本類型基本類型 前置式：前置式：支點(diǎn)在尾部，動(dòng)力在中間（見圖支點(diǎn)在尾部，動(dòng)力在中間（見圖9-39-3）。）。前置式前置式游梁平衡游梁平衡平衡重平衡重 懸點(diǎn)載荷：懸點(diǎn)載荷：P P掛抽油桿處，掛抽油桿處，反應(yīng)下泵深度反應(yīng)下泵深度。取決于。取決于桿和液柱重量桿和液柱重量。 最大扭矩：最大扭矩：M M曲柄軸最大扭矩。（用于曲柄軸最大扭矩。（用于選擇電機(jī)選擇電機(jī)功功率）率） 沖程長(zhǎng)度：沖程長(zhǎng)度：S S反應(yīng)采油量反應(yīng)采油量。懸點(diǎn)沖程，受機(jī)構(gòu)限制。懸點(diǎn)沖程，受機(jī)構(gòu)限制3 34m

5、4m，6m6m長(zhǎng)沖程。（曲柄連桿機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)沖程。（曲柄連桿機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程。）沖程。）S S正比于曲柄半徑。正比于曲柄半徑。 沖次：沖次：n n懸點(diǎn)沖程數(shù)，懸點(diǎn)沖程數(shù)，反應(yīng)采油量反應(yīng)采油量。（每分鐘往復(fù)。（每分鐘往復(fù)次數(shù)）次數(shù)） 低沖次低沖次 ；高沖次高沖次 ； 中等沖次為二者之間。中等沖次為二者之間。二、主參數(shù)二、主參數(shù)min/6nmin/15n三、游梁抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)載荷三、游梁抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)載荷抽油泵工作過程抽油泵工作過程上沖程：上沖程：游動(dòng)閥關(guān)游動(dòng)閥關(guān)（柱塞上（柱塞上的閥）；的閥）；固定閥開固定閥開（泵筒上（泵筒上的閥），地面排油。的閥），地面排油。下沖程：下沖程：游動(dòng)閥開；固定

6、閥游動(dòng)閥開；固定閥關(guān)關(guān)，泵筒向柱塞上方排油。，泵筒向柱塞上方排油。懸點(diǎn)載荷：懸點(diǎn)載荷：抽油桿懸掛抽油桿懸掛在驢頭處的載荷。在驢頭處的載荷。上下沖程懸點(diǎn)載荷不同上下沖程懸點(diǎn)載荷不同。（一）六項(xiàng)（一）六項(xiàng)懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷靜載：三項(xiàng)靜載：三項(xiàng)圖圖8-2 8-2 懸點(diǎn)靜載荷變化圖懸點(diǎn)靜載荷變化圖 1. 1. 抽油抽油桿柱桿柱自自重重： P P桿桿（油中為（油中為 ）方向）方向2. 2. 油管內(nèi)，柱塞上油管內(nèi)，柱塞上油柱重油柱重（柱塞面積減桿面積）（柱塞面積減桿面積）P P油油3. 3. 油管外油油管外油沉沒沉沒度度對(duì)柱塞下對(duì)柱塞下端端壓力壓力P P壓壓。桿P方向都是變化的。（桿為彈性體）大小、荷桿柱和

7、油柱運(yùn)動(dòng)振動(dòng)載振動(dòng)載荷。方向與加速度方向相反大小取決懸點(diǎn)加速度，桿柱、油柱慣性載荷，和慣性載荷振油慣桿慣 , :. 5, :4.PPP動(dòng)載動(dòng)載動(dòng)載與桿柱運(yùn)動(dòng)有動(dòng)載與桿柱運(yùn)動(dòng)有關(guān)。關(guān)。游動(dòng)閥（排出閥）。油管間、油流通過油桿與油柱間、油柱與（金屬與液體間）液體摩擦力，（接箍）和油管間；柱塞和泵筒間、抽油桿（金屬之間）半干摩擦力，摩擦力摩液摩干 :. 6PP 稠油高粘度，摩擦力大稠油高粘度，摩擦力大。 （粘度反映液體運(yùn)動(dòng)層間的摩擦力，絕對(duì)粘度，（粘度反映液體運(yùn)動(dòng)層間的摩擦力，絕對(duì)粘度，Pa.sPa.s） 摩擦力：摩擦力：作用方向與油桿運(yùn)動(dòng)相反作用方向與油桿運(yùn)動(dòng)相反。游閥。游閥液體摩擦發(fā)生在下沖程閥打

8、開時(shí)。液體摩擦發(fā)生在下沖程閥打開時(shí)。 摩擦力低粘油時(shí)，忽略不計(jì)（占摩擦力低粘油時(shí)，忽略不計(jì)（占2 25%5%），），高粘油時(shí)必考慮。高粘油時(shí)必考慮。現(xiàn)場(chǎng)提出問題現(xiàn)場(chǎng)提出問題： 油稠，下沖程桿和柱塞靠自重?zé)o法下行。油稠，下沖程桿和柱塞靠自重?zé)o法下行。 1. 1. 上沖程上沖程 懸點(diǎn)從下死點(diǎn)上移，懸點(diǎn)從下死點(diǎn)上移，游閥關(guān)，固定閥開游閥關(guān)，固定閥開。（二）懸點(diǎn)靜載荷大小及變化規(guī)律（二）懸點(diǎn)靜載荷大小及變化規(guī)律上沖程上沖程懸點(diǎn)靜載懸點(diǎn)靜載： （泵筒進(jìn)油）（泵筒進(jìn)油） 桿自重桿自重 油柱重油柱重 油管外沉沒油柱對(duì)柱塞底壓力油管外沉沒油柱對(duì)柱塞底壓力 （1） 桿在油中重 油桿重度油桿重度，N/m3; 油重

9、度油重度，N/m3; 桿截面積桿截面積，m2； F柱塞面積柱塞面積，m2； L抽油桿長(zhǎng)或下泵深度抽油桿長(zhǎng)或下泵深度m m； 泵沉沒度，泵沉沒度，m m（有時(shí)認(rèn)（有時(shí)認(rèn)為為 ） 動(dòng)液面以上動(dòng)液面以上（ ）， 斷面面積等于柱塞面積的油柱重?cái)嗝婷娣e等于柱塞面積的油柱重，N。 壓油桿靜上PPPPFhLfFLf沉油桿油桿桿）（油桿油沉油桿桿）（）（PPhLFLf桿油桿f沉h油P沉hL 沉h0 2. 2. 下沖程下沖程 懸點(diǎn)從上死點(diǎn)下移，游閥懸點(diǎn)從上死點(diǎn)下移，游閥開，固定閥關(guān)。開，固定閥關(guān)。 懸點(diǎn)只承受桿柱在油中重懸點(diǎn)只承受桿柱在油中重量。量。 （2） 桿在油中重量桿在油中重量 【柱塞上、下油壓柱塞上、下

10、油壓 油油 相等，油對(duì)桿產(chǎn)生浮力相等，油對(duì)桿產(chǎn)生浮力】桿靜下 PPp 3. 3. 下死點(diǎn)載荷變化下死點(diǎn)載荷變化 （從下至上沖程從下至上沖程）（1 1）抽油桿載荷變化）抽油桿載荷變化 懸點(diǎn)載荷懸點(diǎn)載荷：由由 變至變至 載荷增量載荷增量： （油柱重油柱重） 桿伸長(zhǎng)桿伸長(zhǎng)： 導(dǎo)致：導(dǎo)致：懸點(diǎn)走了懸點(diǎn)走了 距離，載荷距離，載荷 才全部加到桿才全部加到桿或懸點(diǎn)上或懸點(diǎn)上?！鞠喈?dāng)彈性變形，先走一段空的距離相當(dāng)彈性變形，先走一段空的距離】 伸長(zhǎng)使柱塞不動(dòng)，此時(shí)不抽油伸長(zhǎng)使柱塞不動(dòng)，此時(shí)不抽油。靜下P靜上P油桿靜上PPP桿靜下PP油靜下靜上PPPP桿油桿桿EfLPEfPL)11(fPEELL桿P（2 2）油管

11、柱載荷變化）油管柱載荷變化下沖程時(shí)下沖程時(shí)： 游閥開，定閥關(guān)。游閥開，定閥關(guān)。 （固定閥將油管下堵住，（固定閥將油管下堵住，減去沉沒壓力。）壓在油管下部。減去沉沒壓力。）壓在油管下部。上沖程時(shí)上沖程時(shí)： 游閥關(guān)，油柱由柱塞和抽油桿承擔(dān)。游閥關(guān)，油柱由柱塞和抽油桿承擔(dān)。油管柱油管柱上無載荷作用，卸載引起油管縮短。上無載荷作用，卸載引起油管縮短。（油管油管與泵筒相連）與泵筒相連）縮短大小縮短大小： （ 管壁面積）管壁面積） （懸點(diǎn)又走了懸點(diǎn)又走了 距離，柱塞與泵筒仍無相距離，柱塞與泵筒仍無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不抽油對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不抽油。）。）油P管油管EfLP管f管（3 3）沖程（懸點(diǎn)沖程）沖程（懸點(diǎn)沖程S

12、S） 柱塞有效沖程柱塞有效沖程： （4） 變形分配系數(shù)， 取0.60.9。 SS 效/1桿管桿桿油管桿）（ffEfLP管桿ff11（3）4. 4. 上死點(diǎn)載荷變化上死點(diǎn)載荷變化上沖程終了，下沖程開始。上沖程終了，下沖程開始。（1 1）桿柱桿柱：靜載由靜載由 變到變到 。載荷減小載荷減小了了 （折合）油柱重，（折合）油柱重，桿縮短了桿縮短了 ，懸點(diǎn)走，懸點(diǎn)走過過 （距離），柱塞不動(dòng)，泵筒不排油（泵筒向柱塞（距離），柱塞不動(dòng)，泵筒不排油（泵筒向柱塞上方排油，柱塞運(yùn)動(dòng)游閥才能打開（頂開）。上方排油，柱塞運(yùn)動(dòng)游閥才能打開（頂開）。（2 2）油管油管：此時(shí)，固定閥關(guān)（柱塞不動(dòng)，泵筒與油管外的：此時(shí)，固定

13、閥關(guān)（柱塞不動(dòng)，泵筒與油管外的油共同壓力，定閥球自由落下）。油共同壓力，定閥球自由落下）。油管承受油管承受載荷載荷由空載由空載增加增加為為 ，管伸長(zhǎng)了管伸長(zhǎng)了 。懸點(diǎn)又走了懸點(diǎn)又走了 距離，柱塞相對(duì)泵筒仍不動(dòng)，泵筒也不距離，柱塞相對(duì)泵筒仍不動(dòng)，泵筒也不排油。排油。靜上P靜下P油靜下靜上PPP油P桿桿油P管管（3 3）柱塞有效行程）柱塞有效行程 （ ） S-懸點(diǎn)沖程 縮短伸長(zhǎng)；伸長(zhǎng)縮短只有柱塞運(yùn)動(dòng)的距離才為有效行程只有柱塞運(yùn)動(dòng)的距離才為有效行程。（P9）SS 效管）桿 5. 5. 靜力示功圖靜力示功圖 （表示做功的圖）（表示做功的圖） 定義：定義：上、下沖程懸點(diǎn)載荷上、下沖程懸點(diǎn)載荷隨位移隨位移

14、（沖程）（沖程）變化規(guī)律變化規(guī)律。（第（第3 3次課）次課）上沖程載荷上沖程載荷： 下沖程載荷下沖程載荷：抽油桿在油中重量抽油桿在油中重量始終作用在懸點(diǎn)上始終作用在懸點(diǎn)上。 油桿靜上PPP桿靜下PP 表示靜力傳遞過程表示靜力傳遞過程 從下死點(diǎn)開始進(jìn)行從下死點(diǎn)開始進(jìn)行上沖程上沖程，靜力由靜力由 變到，變到， 桿靜下PP靜上P懸點(diǎn)增加的載荷懸點(diǎn)增加的載荷 ，是緩慢加到懸點(diǎn)上，是緩慢加到懸點(diǎn)上。 即即懸點(diǎn)走過了懸點(diǎn)走過了 （桿、管靜變形（桿、管靜變形），載荷才全部加到懸點(diǎn)），載荷才全部加到懸點(diǎn)上。上。油P【這里可認(rèn)為懸點(diǎn)不動(dòng)，載荷增加，由于變形，這里可認(rèn)為懸點(diǎn)不動(dòng)，載荷增加，由于變形， 向下延伸。向

15、下延伸。現(xiàn)在懸點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于把變形部分的現(xiàn)在懸點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于把變形部分的 ，很輕松的拉過去。，很輕松的拉過去?！坑蚉 封閉平行四邊形封閉平行四邊形上沖程上沖程載荷、位移曲線，載荷、位移曲線，ABABBCBC；位移：位移：EB=EB= ，BC=BC= ；下沖程下沖程載荷、位移曲線，載荷、位移曲線，CDCDDADA；位移：位移：經(jīng)過經(jīng)過 后，完成卸后，完成卸載，完成載，完成 。 稱理想示功圖稱理想示功圖效S效S下沖程緩慢減載，經(jīng)過下沖程緩慢減載，經(jīng)過 全部減去全部減去（三）懸點(diǎn)動(dòng)載荷大小及變化三）懸點(diǎn)動(dòng)載荷大小及變化慣性載荷和振動(dòng)載荷慣性載荷和振動(dòng)載荷，高沖數(shù)必須考慮動(dòng)載影響。，高沖數(shù)必須考慮

16、動(dòng)載影響。 1.1. 慣性載荷慣性載荷分兩部分分兩部分： 和和 （由加速度造成）。（由加速度造成）。認(rèn)為認(rèn)為桿、油柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致，隨懸桿、油柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致，隨懸點(diǎn) 而變而變。懸點(diǎn)隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，懸點(diǎn)為非勻速，有懸點(diǎn)隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，懸點(diǎn)為非勻速，有 。 桿慣P油慣PAaAaAAagPPagPP油油慣桿桿慣（5） 油管過流擴(kuò)大，油柱加速度油管過流擴(kuò)大，油柱加速度下降系數(shù)。下降系數(shù)。桿管桿fFfF（三）懸點(diǎn)（三）懸點(diǎn)動(dòng)動(dòng)載荷大小及變化載荷大小及變化 慣性載荷和振動(dòng)載荷。慣性載荷和振動(dòng)載荷。 1. 1. 慣性載荷慣性載荷 分兩部分分兩部分： 和和 （由加速度造成由加速度造成）。）。 桿、油柱運(yùn)動(dòng)規(guī)

17、律一致，隨懸點(diǎn)桿、油柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致，隨懸點(diǎn) 而變。而變。 懸點(diǎn)隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，為非勻速懸點(diǎn)隨曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，為非勻速，有有 。AaAa桿慣P油慣P（第3次課）上沖程載荷： 有效沖程： 下沖程載荷： 靜力示功圖平行四邊形桿在油中重量始終作用在懸點(diǎn)上。 （二）懸點(diǎn)靜載荷大小及變化規(guī)律油桿靜上PPP桿靜下PPSS 效 （5） 油管過流擴(kuò)大，油柱加速度下油管過流擴(kuò)大，油柱加速度下降系數(shù)。降系數(shù)。 （由圖（由圖16-17說明）說明） 為油管內(nèi)徑面積；為油管內(nèi)徑面積； 為油管斷面積（壁厚斷面）。為油管斷面積（壁厚斷面）。 AAagPPagPP油油慣桿桿慣桿管桿fFfF管F管f泵筒油管柱塞游閥前面出現(xiàn)2.

18、 2. 懸點(diǎn)加速度懸點(diǎn)加速度（求大小及變（求大小及變化）化） 曲柄半徑； 連桿長(zhǎng)； 后臂； 前臂 角速度； 曲柄轉(zhuǎn)角；12點(diǎn)為0懸點(diǎn)A，繞支點(diǎn)O擺動(dòng)，取決于B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（游梁尾部）。 lK1Kr連稈前臂前臂曲柄12點(diǎn)為0懸點(diǎn)（1）A點(diǎn)與點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)系：點(diǎn)關(guān)系： 位移：位移： ； （ ） 速度：速度： ； 加速度：加速度： BASKKS1KKSSBA1BAVKKV1BAaKKa1A點(diǎn)沖程B點(diǎn)沖程A點(diǎn)速度B點(diǎn)速度A點(diǎn)加速度B點(diǎn)加速度（2 2）假設(shè)）假設(shè) B B點(diǎn)作直線簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)點(diǎn)作直線簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) （只有游梁、連桿很長(zhǎng)近似（只有游梁、連桿很長(zhǎng)近似成立，實(shí)際是圓弧運(yùn)動(dòng)。）成立，實(shí)際是圓弧運(yùn)動(dòng)。） 運(yùn)動(dòng)規(guī)律成為運(yùn)

19、動(dòng)規(guī)律成為: : 曲柄曲柄連桿連桿滑塊機(jī)構(gòu)?；瑝K機(jī)構(gòu)。（B B點(diǎn)相當(dāng)滑塊點(diǎn)相當(dāng)滑塊： 認(rèn)認(rèn) 為為 、 ，B B點(diǎn)弧度點(diǎn)弧度大近于直線）。大近于直線）。lr0Kr （3 3）B B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 【關(guān)鍵是求關(guān)鍵是求 B點(diǎn)點(diǎn) ， ， 】 沖程：沖程： 速度：速度： 加速度：加速度：BSBVBa)cos1 ( rSBsinrVBcos2raB（4 4）A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（懸點(diǎn)處）（懸點(diǎn)處） 懸點(diǎn)最大沖程：懸點(diǎn)最大沖程：【 為一沖程為一沖程】 )cos1 (1rKKSAsin1rKKVAcos21rKKaA1800（6）rKKS21max 將將 代入（代入（6） 得：得： 發(fā)生在發(fā)生在 ， 。 【恰好是

20、下、上死點(diǎn)處恰好是下、上死點(diǎn)處】 rSKK2max1)cos1 (2maxSSAsin2maxSVAmaxAa 01802max2maxSaA圖1-19 加速度圖cos2max2SaA （5） 分析分析 ： 【慣性載荷與慣性載荷與 大小、方向有關(guān)大小、方向有關(guān)】上沖程：上沖程： （懸點(diǎn)向上為正向運(yùn)動(dòng)）（懸點(diǎn)向上為正向運(yùn)動(dòng)）前半段：前半段： ， 為正為正 （與運(yùn)動(dòng)方向（與運(yùn)動(dòng)方向相同相同）后半段：后半段： ， 為負(fù)為負(fù) （與運(yùn)動(dòng)方向（與運(yùn)動(dòng)方向相反相反）下沖程：下沖程： （懸點(diǎn)向下為反向運(yùn)動(dòng)）（懸點(diǎn)向下為反向運(yùn)動(dòng)）前半段：前半段： ， 為負(fù)為負(fù) （與（與正向正向運(yùn)動(dòng)方向相反）運(yùn)動(dòng)方向相反）后半段

21、：后半段： ， 為正為正 （與（與正向正向運(yùn)動(dòng)方向相同）運(yùn)動(dòng)方向相同）AaAa900Aa18090Aa270180Aa360270Aa （6 6）實(shí)際）實(shí)際B B點(diǎn)，點(diǎn)，A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （只給出計(jì)算思路（只給出計(jì)算思路） 實(shí)際實(shí)際 A A，B B點(diǎn)圓弧運(yùn)動(dòng)（非直線）。點(diǎn)圓弧運(yùn)動(dòng)（非直線）。 應(yīng)精確求應(yīng)精確求B B點(diǎn)，點(diǎn)，A A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 方法一方法一 用機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真軟件用機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真軟件ADAMSADAMS。 思路：思路：實(shí)體建模實(shí)體建模定義傳動(dòng)副定義傳動(dòng)副給原動(dòng)件加力給原動(dòng)件加力分析機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及受力。分析機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及受力。 【有利于快速優(yōu)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有

22、利于快速優(yōu)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)】 以往用分析法或圖解法。以往用分析法或圖解法。 解析法：解析法： 以原動(dòng)桿為基礎(chǔ)，建立位以原動(dòng)桿為基礎(chǔ)，建立位移矢量方程移矢量方程?！靖鳁U長(zhǎng)一定，找各角度間關(guān)系，各桿長(zhǎng)一定，找各角度間關(guān)系，確定位移方程。確定位移方程?！?位移求導(dǎo)得速度、加速度。位移求導(dǎo)得速度、加速度。【機(jī)械設(shè)計(jì)書上有公機(jī)械設(shè)計(jì)書上有公 式，有計(jì)式，有計(jì)算機(jī)可得算機(jī)可得 數(shù)值解，很方便。數(shù)值解，很方便?！?矢量方程：矢量方程： 投影方程：投影方程： 【兩式為運(yùn)動(dòng)分析基本方程，兩式為運(yùn)動(dòng)分析基本方程，可以求出角速度可以求出角速度 和和角加速度角加速度 。】04321llll3344221133442211s

23、insinsinsincoscoscoscosllllllll 圖解法：圖解法： 按剛體平動(dòng)。按剛體平動(dòng)。任意一點(diǎn)均由任意一點(diǎn)均由牽連運(yùn)動(dòng)牽連運(yùn)動(dòng)和繞和繞B B點(diǎn)點(diǎn)相對(duì)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)組合。組合。 按比例找關(guān)系，按比例找關(guān)系，作位移、速度、加速度多邊形作位移、速度、加速度多邊形。 【動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于靜參考系的運(yùn)動(dòng)稱絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于靜參考系的運(yùn)動(dòng)稱絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)稱相對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)參考系相對(duì)靜參考系的運(yùn)動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)稱相對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)參考系相對(duì)靜參考系的運(yùn)動(dòng)為牽連運(yùn)動(dòng)。為牽連運(yùn)動(dòng)。】 【前人已用精確法算出前人已用精確法算出 ， ， 值值】 ASAVAa連桿為平動(dòng)（7）結(jié)論）結(jié)論

24、實(shí)際實(shí)際 （懸點(diǎn)加速度）（懸點(diǎn)加速度）隨隨 變化與理想變化與理想 規(guī)律相近規(guī)律相近； ， （上沖程開始和下沖程終了附近）（上沖程開始和下沖程終了附近） 二者之比稱二者之比稱運(yùn)動(dòng)指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)指標(biāo)： 研究證明研究證明（ 與與 ， 有關(guān)）有關(guān)）: （8） 實(shí)際抽油機(jī)中：實(shí)際抽油機(jī)中： 用處：用處：用理想式求出用理想式求出 乘乘 ， 得得 ，計(jì)算簡(jiǎn)單。，計(jì)算簡(jiǎn)單。 AaAa0360AAaa 1（理）（實(shí)）AAaaamamlrKr2)(11Krlrma53. 145. 1am后臂AaamAa 理想理想 對(duì)稱（順、逆旋轉(zhuǎn)對(duì)稱（順、逆旋轉(zhuǎn)均可），均可）， 非對(duì)稱。非對(duì)稱。 為減小上沖程開始加速為減小上沖程開始

25、加速 ，考慮轉(zhuǎn)向考慮轉(zhuǎn)向：“曲柄順轉(zhuǎn)曲柄順轉(zhuǎn)”Aa;AaAa【從 開始順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)增量角 下的加速度，與從 開始逆時(shí)增角 不同。故曲柄必按順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)（井口在左，曲柄在右，順轉(zhuǎn)，技術(shù)人員應(yīng)考慮，有理論根據(jù)。順時(shí)從 開始上沖程。）】036001) 1(2桿管桿桿油桿油桿慣油慣fFfFPPPPm3. 慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響慣性載荷對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響（1）上沖程（）上沖程（ 和和 均起作用）均起作用） （9） 此處此處 ：桿慣P油慣P油慣桿慣慣上PPP桿慣桿慣油慣）PPP 1 (AagPm桿）（ 1由（5）式：AAagPagPPP)/()/(桿油桿慣油慣桿管桿fFfF)FfLPPf L油桿油油桿桿（上沖程前

26、段：上沖程前段： （向上）（向上） ，總載：總載：上沖程后段：上沖程后段： （向下）（向下） ，總載：總載：（2）下沖程）下沖程 （柱塞不帶油運(yùn)動(dòng)）（柱塞不帶油運(yùn)動(dòng)） （10）下沖程前段：下沖程前段： （向下）（向下） ，總載：總載：下沖程后段：下沖程后段： （向上）（向上） ，總載：總載：（3）動(dòng)力示功圖（由靜、動(dòng)載合成，沖程與）動(dòng)力示功圖（由靜、動(dòng)載合成，沖程與 載荷關(guān)系圖）載荷關(guān)系圖）Aa慣上P慣上靜上上PPPAa慣上P慣上靜上上PPPAagPPP桿桿慣慣下Aa慣上P慣下靜下下PPPAa慣上P慣下靜下下PPP扭曲四邊形扭曲四邊形， ，靜力為平行四邊形。，靜力為平行四邊形。 是是 基礎(chǔ)上增

27、加?；A(chǔ)上增加。DCBA慣P油桿PP 上沖程：上沖程：靜變形段靜變形段 懸點(diǎn)載荷：懸點(diǎn)載荷： 逐漸傳到懸逐漸傳到懸點(diǎn)上，靜變形終了時(shí)，點(diǎn)上，靜變形終了時(shí)， 最最大，之后開始有效行程，因大，之后開始有效行程，因慣性載荷減小，曲線下斜。慣性載荷減小，曲線下斜。 加速度變負(fù)，慣性向加速度變負(fù)，慣性向上上。 ， ， 正正向向 ， 增加增加; 0慣上靜上上PPP慣P 90慣上靜上上PPP900a慣上P上P ， ， 向向 ， 減小減小。 下沖程：下沖程： 前段，前段， , 向向 , 減小減?。?后段，后段， , 向向 , 增加增加 ；（參看圖（參看圖1- 1920） 18090a慣上P上Pa慣下P下Pa慣

28、下P下P4. 慣性載荷對(duì)有效沖程影響上死點(diǎn) 處。 負(fù)最大， ，減重桿縮短，柱塞附加沖程 （柱塞要向下走卻縮回 ）?！疽源藭r(shí)的減重為標(biāo)準(zhǔn)】下死點(diǎn) 或 。 正值最大， ，增重桿伸長(zhǎng)，柱塞附加沖程 （懸點(diǎn)走完下沖程再拉長(zhǎng) ）。【以此時(shí)的增重為標(biāo)準(zhǔn)】 180Aa1e 00360Aa慣下P2e1e2e慣上P上死點(diǎn)：180 為負(fù) 向上桿減重縮短柱塞上縮Aa慣上P下死點(diǎn)：360 為正 向下桿增重伸長(zhǎng)柱塞下伸Aa慣下P有效沖程 21eeSS效)(22221慣下慣上桿桿慣下桿慣上PPEfLEfLPEfLPee（11） （12） 上死點(diǎn)、下死點(diǎn)最大慣性載荷 （慣性載荷沿桿均布，取長(zhǎng)中點(diǎn) ，作為載荷作用桿中心 。2

29、L1e2e4. 慣性載荷對(duì)有效沖程影響5振動(dòng)載荷桿柱細(xì)長(zhǎng)，彈性體，突然加、減重，且運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。（1） 懸點(diǎn)上行始桿、管柱在靜變形內(nèi)柱塞與泵筒無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，桿柱無振動(dòng)。靜變形終了，桿、柱塞突然運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一次振動(dòng)。（2） 懸點(diǎn)下行始靜變形結(jié)束后，桿、柱塞突然卸載，又發(fā)生一次振動(dòng)。（3）衰減振動(dòng)（阻尼振動(dòng)）（4）防止共振，合理選沖數(shù)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)頻率與桿、柱塞自動(dòng)振動(dòng)頻率相同或整數(shù)倍，易共振。應(yīng)合理選懸點(diǎn)沖數(shù)。（5）振動(dòng)載荷示功圖 （參見圖1-20） DCBA2（四）懸點(diǎn)最大和最小載荷1. （從動(dòng)力示功圖上看）最大載荷發(fā)生在上沖程靜變形結(jié)束后的瞬間。（B”點(diǎn)： ）2. 最小載荷發(fā)生在下沖程靜變形結(jié)束后的瞬

30、間。（D”點(diǎn)： ） 是設(shè)計(jì)或選電機(jī)的依據(jù)。maxP 動(dòng)振上慣上靜上PPPPminP動(dòng)靜下PPminmaxP第4次課上沖程靜變形終了瞬間點(diǎn)下沖程靜變形終了瞬間點(diǎn)振P慣P 3. , 計(jì)算（1）API公式根據(jù)機(jī)、電模型，實(shí)測(cè)后給出公式（經(jīng)驗(yàn)式） （13） （14） （ 無因次系數(shù)查曲線；S沖程； 彈性系數(shù)） N/m （ ）【按 計(jì)算桿彈性系數(shù), 桿在油中重?！?桿截面（使用較多，與實(shí)測(cè)值較接近。）maxPminP桿桿SK1maxKPP桿桿SK2minKPP21,KK桿KLEfPK桿桿油桿桿油桿EfLP油P桿桿P桿f（2）前蘇聯(lián)公式理論形式： （15） （16）加修正： （17） 變形分配系數(shù)（ ）

31、桿徑； D泵徑；n沖次 。（理論經(jīng)驗(yàn)式， 不分上、下，慣、振。）所有公式計(jì)算 較準(zhǔn)確， 有偏差。動(dòng)桿油PPPPmax動(dòng)桿PPPmin100-S011. 0桿桿桿動(dòng)PndDP桿管管fff桿d動(dòng)PminPmaxP（五）摩擦力對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響 ， 計(jì)算均未考慮 。 【 實(shí)驗(yàn)證明： 不隨 而變， 隨 而變， 與運(yùn)動(dòng)方向相反。 ：柱塞與泵間，桿箍與油管間； ：桿與油柱間、油柱與油管間?！?（18） （19） 增加了 （上行 ）； 減小了 （下行 ）（液摩擦力與粘度有關(guān)）maxPminP摩P摩干P摩液P摩P摩干P摩液P摩上振慣上靜上上PPPPP)(摩下振慣下靜下下PPPPP-)(摩PmaxP摩P摩Pmin

32、P摩PnS nS 抽汲速度四、沖程長(zhǎng)度與沖數(shù)選擇1. 沖程沖程長(zhǎng)度對(duì)懸點(diǎn)載荷影響不大?！局皇浅橛蜋C(jī)高度增加】曲柄扭矩隨S正比增加。 2. 沖數(shù)n 沖次高，產(chǎn)生沖擊載荷，會(huì)使 減小。 最高n限制條件：不使油桿發(fā)生共振。 許用沖次：maxmaxmax)6181(SPMminPmaxmax15307 . 0Sn經(jīng)驗(yàn)式經(jīng)驗(yàn)式五、曲柄扭矩計(jì)算1. 扭矩大小及變化曲柄銷處受力： 切線力 ；連桿力 ；曲柄折合平衡力 ；曲柄平衡重離心力: TrMT連P曲QrgQ2 曲力矩平衡方程：曲柄銷處 sinsinrPrQrT連曲切向力 曲柄平衡重 連桿力 sinsin曲連QPT00090sinsin90coscos)9

33、0-cos(sin（1） 求 （連桿力） 連P由游梁支點(diǎn)力矩方程求得。游梁擺動(dòng)慣性力矩： 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ， 游平衡重半徑）； 梁角加速度。( ， 前臂) a游l1KaAJ2游游lgQaJM游慣力矩方程： 121cossinKalgQlQKPPKA游游游游連(P方向永不變 游梁平衡重) 1K1K0sincos( -90 )aJM游慣（2）求出 可知 ， (復(fù)合平衡時(shí)力矩) =0，求 (曲柄平衡時(shí)力矩) =0，求 （游梁平衡時(shí)力矩） 平衡良好標(biāo)準(zhǔn)：電機(jī)上下沖做正功。連PT復(fù)M 游Q曲M曲Q游MTrMsinsin曲連QPT2最大扭矩計(jì)算式（1）前蘇 (經(jīng)驗(yàn)式) 由公式【（15）、（16）、（17）】計(jì)

34、算（2）API式 （3）簡(jiǎn)化式： )(2365. 0S300minmaxmaxPPMminmax,PP桿KKKSM32max212)(maxmaxSQPM效2minmaxPPQ效有效平衡重量無因次數(shù)，查曲線。動(dòng)桿油PPPPmax動(dòng)桿PPPmin為桿彈性常數(shù)100-S011. 0桿桿桿動(dòng)PndDP沖程沖程六、平衡問題1. 基本原理（1）機(jī)械平衡：下沖程抬高平衡重，儲(chǔ)存位能。 上沖程釋放位能，“幫舉” 。 【三種平衡：游梁，曲柄，復(fù)合三種平衡方式?！浚?）氣平衡： 下沖程壓縮氣體，上沖程放出能量?！皫团e”（3）下沖程儲(chǔ)能： （能為做功） 電機(jī)功，下落功（4）上沖程放能： （ 上沖程懸點(diǎn)載荷需要的功

35、）（5）原理要求： （使電機(jī)做恒功）（6）需要的儲(chǔ)能： 0AAA懸下發(fā)下懸上發(fā)上AAA0懸上A發(fā)下發(fā)上AA20懸下懸上AAA儲(chǔ)能)(00AAAA懸上懸下（7）按實(shí)際示功圖計(jì)算 （ ）上沖程： 為OABCF面積（用測(cè)面儀：曲線下的面積為功）下沖程： 為OADCF面積由上兩面積可求 ，要有坐標(biāo)比例。（8）無實(shí)際示功圖（用計(jì)算式），按靜力示功圖求 位移力功懸上A懸下A0ASPSPSPA)2(P20油桿油桿0A0A222(油桿油油桿）PSPPSPP20懸下懸上AAA2平衡重計(jì)算 游梁平衡重； 臂長(zhǎng) 曲柄平衡重； 平衡半徑 游梁部件重； 重心到支點(diǎn) 曲柄部件重； 重心回轉(zhuǎn)距離 r曲柄半徑（ ） 游QcK

36、游Q曲QR曲Q游q游 l游q曲q曲l曲q至連桿連接處 o距離（1）下沖程儲(chǔ)能：游梁平衡重抬高：儲(chǔ)能（功）：游件抬高： ， 儲(chǔ)能： ；曲柄平衡重抬高：2R， 儲(chǔ)能： ； 曲柄自重抬高： ， 儲(chǔ)能： ?？們?chǔ)能： KKrKKrKKSKKccc2)2(111 KKrQc2游Klr游2K2游游lrq曲RQ2曲l 2曲曲ql 2曲曲游游曲游q 2Kq22Q2c0llrRQKKrA游梁平重儲(chǔ)能 曲平重儲(chǔ)能 游件平重儲(chǔ)能 曲件平重儲(chǔ)能 設(shè) ； 將靜力示功求 代入上兩式可求：復(fù)合平衡 及R。二者單獨(dú)平衡： （ =0）； （ =0）。 q游游游QKlC qRQl曲曲曲cC0rr2游曲游QQKKRRKKAQc0K2

37、RKrQQQQAR曲游游曲KKrPPSPPA102)2()2(油桿油桿游Q游Q曲Q曲Q游QR為曲柄平衡半徑游件重相當(dāng)于游平重大小 曲件相當(dāng)于曲平重的平衡半徑3. 機(jī)械平衡效果檢查（1）平衡合理理論檢查用（選擇系數(shù)） 檢查平衡的合理性。 選擇系數(shù)； 曲柄角速度； 后臂長(zhǎng)； 游平重臂 給出上、下限值，設(shè)計(jì)作計(jì)算參考。 grKKK2c選選KKCK選K平衡合理性選擇系數(shù)表 選K選K桿長(zhǎng)比值 =0.3 , =0.23 0.34 , 0.29下限值0.150.18上限值0.250.30lrlrKrKr（2）現(xiàn)場(chǎng)檢查：直觀看振動(dòng)情況；上、下沖程時(shí)間近等；測(cè)上、下沖程電機(jī)電流（最大）近等。上大于下，平衡欠重；

38、上小于下，過重。不符合要求，調(diào)重和曲柄平衡半徑。 第二節(jié) 鏈條抽油機(jī) 為了減輕游梁式抽油機(jī)重量、減小動(dòng)載、加大沖程，設(shè)計(jì)了無游梁抽油機(jī)，有： 鏈條式：用軌跡鏈條帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油。 液壓式：用油缸驅(qū)動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油。 頂部電機(jī)驅(qū)動(dòng)式（新）：用電機(jī)正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油。 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)（最新）：往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)帶動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油。 （第5次課）導(dǎo)輪配重箱活塞外配重箱導(dǎo)向輪抽油桿圖A 鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)原理天車輪活塞桿.鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)工作原理 .鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)系統(tǒng)工作原理 活塞桿上端連接導(dǎo)輪，繞過導(dǎo)輪的鏈條一端固定在機(jī)架的上端，另一端過天車輪與抽油桿連接。 當(dāng)活

39、塞向上，抽油泵下沖程，內(nèi)、外配重抬高儲(chǔ)能。 當(dāng)活塞向下，抽油泵上沖程，配重幫助升舉，抽油桿鏈條增程機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程。 雙重力平衡箱，一個(gè)通過導(dǎo)輪與活塞桿端部的導(dǎo)輪鏈條連接；另一個(gè)外重力平衡箱通過2個(gè)導(dǎo)輪用鏈條連接，安裝在機(jī)架外側(cè)。滾珠絲杠平衡箱滾珠螺母負(fù)荷皮帶懸繩器機(jī)架底座皮帶鉸接頭電動(dòng)機(jī)皮帶傳動(dòng)滾筒頂部護(hù)罩圖B 螺旋傳動(dòng)電機(jī)換向抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.螺旋傳動(dòng)電機(jī)換向抽油機(jī) .螺旋傳動(dòng)電機(jī)換向抽油機(jī)傳動(dòng)原理 螺旋傳動(dòng)電機(jī)換向抽油機(jī)的傳動(dòng)分為兩部分： 一部分是，立式電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)螺旋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠螺母與平衡箱固定在一起，螺旋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滾珠螺母會(huì)帶動(dòng)平衡箱沿螺旋絲杠做直線運(yùn)動(dòng)。將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

40、轉(zhuǎn)化為平衡箱的直線運(yùn)動(dòng)。 另一部分是，采用皮帶滾筒形式，負(fù)荷皮帶的一端與平衡箱鉸接在一起，另一端繞過設(shè)在抽油機(jī)頂部的滾筒通過懸繩器掛接抽油光桿，使平衡箱的直線運(yùn)動(dòng)傳遞給抽油光桿。3光桿卡子及光桿；4機(jī)架；5柔性聯(lián)接系統(tǒng)；6上部傳感器；7天輪系統(tǒng)；8電機(jī)次級(jí)上部固定與調(diào)節(jié)裝置；9電機(jī)次級(jí)；10上部減震器及剎車系統(tǒng)；11電機(jī)初級(jí)及配重；12下部減震器圖C 直線電機(jī)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意.直線電機(jī)抽油機(jī) 電機(jī)的初級(jí)是抽油機(jī)的動(dòng)力也是抽油機(jī)配重箱的組成部分。 電機(jī)的初級(jí)通過鋼繩繞過天車輪與光桿相連，磁力作用下，往復(fù)運(yùn)動(dòng)。初級(jí)=定子；次級(jí)=轉(zhuǎn)子 由江漢石油機(jī)械廠與中國(guó)石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院研制的“直線電機(jī)

41、抽油機(jī)。 直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜。設(shè)想把一臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沿著半徑的方向剖開，并且展平，這就成了一臺(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級(jí)；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級(jí)。 初級(jí)中通以交流，次級(jí)就在電磁力的作用下沿著初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)初級(jí)要做得很長(zhǎng)，延伸到運(yùn)動(dòng)所需要達(dá)到的位置，而次級(jí)則不需要那么長(zhǎng)。 實(shí)際上，直線電機(jī)既可以把初級(jí)做得很長(zhǎng)，也可以把次級(jí)做得很長(zhǎng)；既可以初級(jí)固定、次級(jí)移動(dòng)，也可以次級(jí)固定、初級(jí)移動(dòng)。 相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以是初級(jí)短次級(jí)長(zhǎng)；也可是初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)短。1.直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 2.直線電動(dòng)機(jī)原理 直線電動(dòng)機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)演變而來的

42、。 當(dāng)初級(jí)的多相繞組通入多相電流后，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣隙磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按通電的相序順序作直線移動(dòng)，該磁場(chǎng)稱為行波磁場(chǎng)。 在行波磁場(chǎng)切割下，次級(jí)導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生切向電磁力F。 結(jié)果初級(jí)是固定不動(dòng)的，那么，次級(jí)就順著行波磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向作直線運(yùn)動(dòng)。2.直線電動(dòng)機(jī)原理 磁懸浮列車就是用直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。 磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導(dǎo)軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機(jī)牽引。 直線電機(jī)的一個(gè)級(jí)固定于地面，跟導(dǎo)軌一起延伸到遠(yuǎn)處；另一個(gè)級(jí)安裝在列車上。 初級(jí)通以交流，列車就沿導(dǎo)軌前進(jìn)。列車上裝有磁體，磁體隨列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，使設(shè)在

43、地面上的線圈（或金屬板）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和列車上的磁體（或線圈）之間的電磁力把列車懸浮起來。懸浮列車運(yùn)行平穩(wěn)，無顛簸，噪聲小，所需牽引力很小。 懸浮列車減速時(shí)，磁場(chǎng)的變化減小，感應(yīng)電流也減小，磁場(chǎng)減弱，造成懸浮力下降。懸浮列車也配備了車輪裝置，它的車輪像飛機(jī)一樣，在行進(jìn)時(shí)能及時(shí)收入列車，?？繒r(shí)可以放下來，支持列車。 1.傳動(dòng)部分：（電機(jī)、帶、輪、減速箱）2.換向部分：（主、被動(dòng)鏈輪、往返架、軌跡鏈條）3.平衡部分：（平衡缸、平衡鏈輪、鏈條、壓縮機(jī)）4.懸吊部分：（天車、鋼繩或?qū)拵А依K器） 5.機(jī)架 一、鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)組成 （五大部分）傳動(dòng)部分換向部分平衡部分懸吊部分 二、主要特

44、點(diǎn) 1. 采用軌跡鏈條換向機(jī)構(gòu) 有：特殊鏈節(jié)、滑塊特殊鏈節(jié)：裝有主銷軸和滑塊 滑塊：既帶往返架上下運(yùn)動(dòng)，又可在往返架中水平運(yùn)動(dòng)。 2. 長(zhǎng)沖程、慣性載荷?。▌蛩?、加速度?。┨厥怄湽?jié)滑塊 三、工作過程 電機(jī)皮帶減速器，驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)軌跡鏈，通過特殊鏈節(jié)、主銷軸、滑塊，帶動(dòng)往返架作勻速直線運(yùn)動(dòng)。 特殊鏈節(jié)自鏈輪左邊下行往返架下行達(dá)極限位置特殊鏈節(jié)作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，繞過鏈輪達(dá)鏈輪右邊（完成滑塊在往返架中的水平運(yùn)動(dòng)）上行達(dá)上極限特殊鏈節(jié)又繞過鏈輪達(dá)左邊。 往返架的橫梁，連接著繞過天車的鋼繩（或?qū)拵В?，通過懸繩器（卡子）與光桿帶動(dòng)抽油泵抽油。四、鏈抽懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與往返架運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同。研究懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

45、規(guī)律歸結(jié)于往返架上、下運(yùn)動(dòng)規(guī)律。軌跡垂線AOOD，由三段垂線組成。鏈輪以等 旋轉(zhuǎn)，往返架從上死點(diǎn)A下死點(diǎn)D。架下沖程懸點(diǎn)上沖程。鏈 1.AO段： 長(zhǎng) 速度（正弦） 加速度（余弦） 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2. OO 段 長(zhǎng)兩鏈輪中心距， 勻速直線運(yùn)動(dòng)。 3. OD段 長(zhǎng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)鏈R鏈R（架上沖程，懸點(diǎn)下沖程）五、鏈抽懸點(diǎn)載荷分析最大載荷 發(fā)生在上沖程靜變形結(jié)束后的瞬間；最小載荷 發(fā)生在下沖程靜變形結(jié)束后的瞬間。 （1） （2）【上：桿伸長(zhǎng)、管縮短，油重對(duì)桿加重、對(duì)管卸載； 下：桿縮短、管伸長(zhǎng),油重對(duì)桿減重、對(duì)管加載】 maxP動(dòng)上靜上PPPmax動(dòng)下靜上PPPminminP 1. 靜載：游梁抽油機(jī)中已分析

46、 ； 油桿壓油桿靜上PPPPPP桿靜下PP桿在油中重 2. 動(dòng)載：兩部分 二者方向相反； （柱塞開始）運(yùn)動(dòng)速度。 動(dòng)載兩種情況： 和 ； 桿管靜變形；【懸點(diǎn)走過 的行程，柱塞與泵筒才開始有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靜載才全部加到懸點(diǎn)上，動(dòng)載才開始發(fā)生?！空駪T，PPaP慣鏈R振P鏈R管桿圖1 鏈條抽油機(jī)靜變形發(fā)生在不同處的意義 圖1 鏈條抽油機(jī)靜變形發(fā)生在不同處的意義 （1） 產(chǎn)生在AO段（懸點(diǎn)上沖程開始的簡(jiǎn)諧段。架下行） 產(chǎn)生在DO段（懸點(diǎn)下沖程開始的簡(jiǎn)諧段。架上行） 發(fā)生在簡(jiǎn)諧段，架的運(yùn)動(dòng)有： 鏈RmaxPminPcossin)cos12鏈鏈鏈鏈鏈（RaRVRS【懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與往返架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，（3）

47、式為架AO段運(yùn)動(dòng)方程。】 （3） 懸點(diǎn)架架的運(yùn)動(dòng)受滑塊控制假如，當(dāng) ，某角 時(shí)，位移【前提 ，靜變形結(jié)束時(shí)未超出簡(jiǎn)諧段。在 時(shí)，架（懸點(diǎn)）位移等于桿和管靜變形之和】此時(shí)有： 901S鏈R11211cossin)cos1鏈鏈鏈鏈鏈（RaRVR由（4）式 ， ，（靜變形終了時(shí)的速度、加速度）用 表示 Va）（鏈鏈鏈鏈1122RaRV（4） （5） （5）的由來：【 鏈R1cos11cossin1212122cos1sin22121鏈鏈鏈鏈RRRR】下沖程靜變形結(jié)束時(shí)，懸點(diǎn) ， ， 公式（4），（5）適用。 SVa上沖程：瞬時(shí)動(dòng)載（靜變形結(jié)束后瞬間懸點(diǎn)載荷） ：威爾諾夫斯，精確解。 振上慣上動(dòng)上PP

48、P VfCEagP）（）（桿桿桿3 . 0121慣上P靜變形終了時(shí)的速度 m（6） （4）式第一式)cos11（鏈R振上P下沖程：瞬時(shí)動(dòng)載（靜變形結(jié)束后瞬間懸點(diǎn)載荷） 振下慣下動(dòng)下PPP VfCEagP桿桿桿）（21慣下P式中， 桿、管變形分配系數(shù)， 加速度傳播速度（5100m/s） 流量過流斷面擴(kuò)大影響系數(shù)， 管桿ff11桿C桿管桿fFfF, 速度、加速度（靜變形終了瞬間） Va（6） 振下P振下P與 有別振上P 桿在空氣中重（ ， 桿箍重影響）將 、 、 、 、 、 及（5）代入(6)得到（7）式： 桿PLkfP桿桿桿桿05. 1桿k桿桿kgE桿C鏈鏈鏈）（nn105. 030三個(gè)系數(shù)：

49、，有表達(dá)式：【 ； 】 下上，VVakkk桿）（fka216 .92）（桿上3 . 01102 .435fkV）桿下fkV5102 .43（7） 121(121(鏈下鏈鏈鏈動(dòng)下鏈上鏈鏈鏈動(dòng)上）RkRLnknPRkRLnknPVaVa 可（根據(jù) ）計(jì)算或查表。得到 ，即可求 （ ）。 下上，VVakkk管桿泵，F(xiàn)fF動(dòng)下動(dòng)上PP,minmax,PP鏈R（2）懸點(diǎn)動(dòng)載全部為 組成（a=0）。（淺井自然 ）動(dòng)載公式簡(jiǎn)化為：【（7）中 , 】 鏈R振P鏈R01鏈R112鏈R鏈鏈下振下動(dòng)下鏈鏈上振上動(dòng)上nRkPPnRkPPVV（8） 121(121(鏈下鏈鏈鏈動(dòng)下鏈上鏈鏈鏈動(dòng)上）RkRLnknPRkRL

50、nknPVaVa（7）（3）設(shè)計(jì)原則：為滿足擴(kuò)大使用范圍，下泵越深， 也增加。為使鏈抽結(jié)構(gòu)緊湊（ ?。捎?。必須了解 下，動(dòng)載大小及計(jì)算原則。 鏈R鏈R鏈R鏈R 均發(fā)生在勻速段。等速段：OO，OO往返架即懸點(diǎn)的速度等于軌跡鏈輪切向速度。 minmax,PP鏈鏈鏈鏈鏈nRRVV105. 0加速度： 0a）（105. 030將 ， 代入（6），得動(dòng)載計(jì)算式如（8）式： Va鏈鏈下桿桿振下動(dòng)下鏈鏈上桿桿振上動(dòng)上）（nRkVfCEPPnRkVfCEPPVV3 . 01（9） 結(jié)論：當(dāng) ，只有 ，無慣性載荷； 動(dòng)載計(jì)算同 ； 正比于 ； 靜變形 一定，只要滿足 為定值，選 大和 小或 小和 大，均使

51、動(dòng)載為定值。鏈R振P鏈R鏈R動(dòng)P鏈鏈鏈或nRV鏈R鏈n鏈R鏈n鏈鏈nR第三節(jié) 液壓抽油機(jī) 油缸桿與游梁后力臂端部之間有軸承連接與特殊驢頭連接兩種方式。 使用鉸支擺動(dòng)油缸，無平衡機(jī)構(gòu)。 游梁式液壓抽油機(jī)第三節(jié) 液壓抽油機(jī)一種無游梁抽油機(jī)。一、 特點(diǎn)1. 驅(qū)動(dòng)：液缸活塞，帶動(dòng)抽油泵往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油。驅(qū)動(dòng)過程：電機(jī)液壓泵液缸抽油桿抽油泵。2. 平衡：氣動(dòng)、機(jī)械平衡（常用氣平衡）3.優(yōu)點(diǎn)：無級(jí)調(diào)節(jié)沖程、沖次、動(dòng)載小，控制靈活。液壓缸抽油泵抽油桿二、方案及原理1單循環(huán)方案（1）結(jié)構(gòu)：泵、閥、缸、活塞桿連光桿，閉式系統(tǒng)。（2）工作原理換向閥左位：上沖程。 泵油進(jìn)缸下腔，抽油桿上行；空氣包釋放能量，包內(nèi)油壓向

52、泵入口，增加壓力能。換向閥右位：下沖程。 缸下腔油進(jìn)泵入口，泵油進(jìn)空氣包，儲(chǔ)能。（3）作用效果上沖程：空氣包使泵有灌注壓力，泵出口增壓，達(dá)到舉升壓力，空氣包起幫舉作用。下行程：油泵使空氣包儲(chǔ)能。油缸油進(jìn)泵入口，起到背壓作用，泵不吸油無法下行。防止活塞，快速下落。（4）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（5）缺點(diǎn)：閉式系統(tǒng)，泵入口壓力較高，排出壓力受強(qiáng)度限制不可能過高。要滿足工作要求，只有加大缸徑，使元件參數(shù)較大。 2. 雙循環(huán)方案：（開式系統(tǒng)） （1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)與平衡系統(tǒng)分開。 油缸：下為工作、驅(qū)動(dòng)缸，上為平衡缸。 （2）工作過程 換向閥處左位：上沖程。工作缸下腔充油，上腔回油，抽油桿上行；同時(shí)，平衡缸下腔容

53、積增大，空氣包放能幫舉。 換向閥右位：下沖程。工作缸上腔充油，下腔回油，活塞下行；平衡缸下腔容積減小，空氣包儲(chǔ)能（起平衡作用，阻止下行。）。（3）優(yōu)點(diǎn)：泵和空氣包一同升舉。缸徑可小，元件流量減小。（4）缺點(diǎn)：兩缸串聯(lián)尺寸高。 活塞活塞3. 三循環(huán)方案（相當(dāng)于三個(gè)缸） 克服上兩種不足。（單：缸徑大；雙：高）（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩缸：驅(qū)動(dòng)缸（上）+平衡缸（下）。工作缸（獨(dú)立）。（2）工作過程：閥左位：下沖程驅(qū)動(dòng)缸上腔進(jìn)油，驅(qū)動(dòng)、平衡活塞下行，空氣包儲(chǔ)能。工作缸活塞自重下，下行。閥右位：上沖程驅(qū)動(dòng)缸下腔進(jìn)油，活塞上行，抽油桿上行，空氣包幫助舉升。（3）優(yōu)點(diǎn)：高度較雙循環(huán)低。（4）缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜?；钊钊?/p>

54、三、典型雙循環(huán)液壓抽油機(jī)液壓氣動(dòng)系統(tǒng)：液壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)平衡。1主要結(jié)構(gòu)工作缸和動(dòng)力缸，為一個(gè)缸；平衡氣缸（在工作缸外）。屬于雙循系統(tǒng)。 （1）液控系統(tǒng)動(dòng)力元件：泵（1）執(zhí)行元件：油缸（5）控制元件：主閥：液動(dòng)（2）先導(dǎo)閥：二位四通閥（3）單向節(jié)流閥（4）輔件：油箱、濾器、表。 （2） 氣系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)（9） ；氣缸平衡缸（10）；空心活塞平衡缸活塞（11）；氣缸活塞45壓力開關(guān)（12）（電接觸壓力表）壓力開關(guān)：指針與電源相接，兩個(gè)觸點(diǎn)（37）、（38），分別與二位四通電磁閥線圈相接?！镜蜌鈮簳r(shí)，開始下沖程。高氣壓時(shí), 開始上沖程?！?低壓觸點(diǎn)高壓觸點(diǎn) （3）滑輪裝置 滑輪2個(gè)（讓開距離），托架、鋼帶

55、。托架與主油缸活塞桿及平衡缸的空心活塞桿相連。鋼帶：一端連與光桿，另一端與平衡缸頂部耳架相連。滑輪作用：減小主油缸高度。沖程長(zhǎng)是主缸活塞行程的2倍。光桿速度2倍活塞速度（托架升高h(yuǎn) ，懸點(diǎn)走升高2h。） （4）起落裝置金屬構(gòu)架（18），起落缸（19），支架（20）。 起落缸使裝置整體起放（油缸桿縮拉起，伸放下），下端鉸接。 2動(dòng)作原理 閥3（先導(dǎo)閥）左位泵1管線39主閥孔40閥孔41主缸5下腔主活塞上行。 管線47單向節(jié)流閥4主閥芯右盲孔主閥芯左行（使40與41通）?！局鏖y芯可在短管（小柱塞中空）33上滑動(dòng)】托架16和滑輪14上行，鋼帶17帶抽油桿上行。上行時(shí)，主缸上腔油閥孔42,室，孔43，

56、管線44，濾器8油箱。45閥3右位泵線39孔40孔42主缸上腔抽油桿下行。 線47左單向節(jié)流閥主閥芯左孔主閥芯右行。此時(shí)，主缸下腔油孔41室孔45線46濾器油箱。 主活塞和空心活塞上行，氣缸幫助推舉；下行，氣缸儲(chǔ)能。閥3：由壓力開關(guān)控制，行程達(dá)上死點(diǎn)（氣低壓）、下死點(diǎn)（氣高壓），壓力變到特定值，指針36擺動(dòng)與觸點(diǎn)37或38接觸 ，使閥3處左或右位。3435注：?jiǎn)蜗蚬?jié)流閥：進(jìn)油單通，回油節(jié)流。（減小閥芯沖擊）主閥芯，三臺(tái)肩，兩盲孔，主閥芯可在左、右有通孔的小柱塞上滑動(dòng)?！扒擅顦?gòu)思” 四、液壓抽油機(jī)工作理論以前蘇 (a:geen) 液壓抽油機(jī)為例。（一） 液壓抽油機(jī)構(gòu)造雙油缸疊加布置。1下缸抽油桿

57、油缸活塞桿與抽油桿相連。作用：活塞帶抽油桿和柱塞運(yùn)動(dòng)，抽油。2上缸油管油缸連接：活塞桿與連接支架和油管柱連。作用：活塞帶油管柱和泵筒上、下運(yùn)動(dòng)，油管重作為平衡重。 下沖上沖3工作特點(diǎn)上、下兩缸配合運(yùn)動(dòng)，使柱塞相對(duì)泵筒運(yùn)動(dòng)。沖程長(zhǎng)度=桿柱和管柱位移總和組成系統(tǒng)：兩動(dòng)力缸、動(dòng)力泵、電機(jī)、控制裝置?？刂葡到y(tǒng)：用于活塞換向時(shí)，加、減速、制動(dòng)和停止。兩缸下腔室連通：一缸下行，另一缸必上行。反之相反。 下沖上沖（二）工作過程 (雙油缸疊加液壓抽油機(jī))1油桿缸上腔進(jìn)油桿缸活塞下行，即下沖程。桿缸下腔油進(jìn)管缸下腔，管缸活塞上行，管柱和泵筒上沖程。柱塞下沖程，泵筒上沖程，抽油泵（泵筒）排油（游閥開）。2油管缸上

58、腔進(jìn)油管缸活塞下行，油管和泵筒，下沖程。管缸下腔油進(jìn)桿缸下腔，桿缸活塞上行，桿柱和泵柱塞上沖程。柱塞上沖程，泵筒下沖程，抽油泵（泵筒）吸油(定閥開，地面出油。)。 下沖上沖3. 柱塞下沖程：4. 柱塞上沖程：對(duì)（對(duì)著）柱塞與泵筒運(yùn)動(dòng)方向相下缸上缸兩缸活塞泵筒柱塞背柱塞與泵筒運(yùn)動(dòng)方向相下缸上缸兩缸活塞泵筒柱塞注：抽油泵排油，進(jìn)柱塞上腔，待上行帶出地面； 抽油泵吸油，柱塞上行，地面排油，套管內(nèi)原油進(jìn)泵筒。 上沖下沖（三）平衡原理及計(jì)算 用油管柱和油柱重作平衡重。（柱塞下行，要克服管柱和油柱上行阻力，起平衡作用。） 泵柱塞上方的油柱重是由桿柱和管柱交替承受。柱塞上行：油柱重，由桿承受。柱塞下行：油柱

59、重，由管承受，恰好使桿柱下落增加阻力。（上缸帶管柱、油柱上行） 上沖下沖1平衡原理分析（與雙臂杠桿相似） （1）杠桿平衡：靠調(diào)力臂比，達(dá)平衡。（2）液缸平衡：靠調(diào)活塞面積比，達(dá)平衡。（3）以杠桿原理,分析液壓缸變平衡重平衡原理。長(zhǎng)臂：點(diǎn)與桿柱和泵柱塞相連。短臂：點(diǎn)與油管柱和泵筒相連。 （力臂比） ，稱平衡參數(shù)。兩端力一定調(diào)節(jié) ，可使系統(tǒng)達(dá)平衡。力變了，就要重新調(diào)節(jié) ，確定平衡參數(shù)。 ab/ab/ab/上沖程下沖程力矩平衡方程外力: 和 ，方向相反。 （1） 上P下P0( 0 ）下沖程：）（）（上沖程：動(dòng)力矩下油管動(dòng)力矩桿右邊動(dòng)力矩上管左邊阻力矩油桿bPbPPaPbPPaPP上沖程下沖程系統(tǒng)平衡

60、條件用上、下沖程，杠桿外力做功相等作為系統(tǒng)平衡條件。 （2） （讓發(fā)動(dòng)機(jī)做功相等）外力: 和 ，做功相等：）（）（下下上上PAPA上P下PbPbP下上上沖程下沖程平衡參數(shù) （3）【注： 】（3）式表明，一定的杠桿比值K, 能使抽油桿上、下沖程時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)做功相等?！荆?）式是做功相等下導(dǎo)出的 】 油管油桿PPPPabK22bPaPPbP管油桿上）（|aPbPPbP桿油管下）（|aPP）（油桿2bPP）（油管2ab【上、下沖程系統(tǒng)平衡所得】2液缸平衡計(jì)算（1）抽油桿上沖程：桿，管 換向閥處右位，管缸（上缸）上腔進(jìn)液。管缸活塞上作用力：上腔液壓力：油管自重：下腔液壓力：（油重由桿承擔(dān)，游閥關(guān)，定閥開）