无梁长冲程抽油机设计
一．题目来源及类型
题目来源：教师科研课题
题目类型：毕业设计
二．研究目的及意义
随着油田的开发和铸、注水，使得下泵深度和排液量不断增加，同时经常出现较为复杂的开采条件：稠油、高粘、多蜡、多砂、水淹和强烈腐蚀等情况，因此，采油工艺对有杆抽油设备提出了低冲次大泵深抽的要求，游梁式抽油机由于其四连杆机构的传动形式，显示它不能适应上述要求。

第一，游梁式抽油机减速器输出轴扭矩和抽油机冲程长度成正比，冲程长度大，减速器输出轴扭矩大，生产制造成本上升。

第二，游梁式抽油机四连杆传动机构，决定了驴头运动的不均匀性，抽油机工作时悬点有较大的加速度。

为了避免加速度过大，四连杆机构的游梁摆角以及曲柄—连杆比都不能太大，整机的轮廓尺寸和重量显著增大。

为了减小抽油机的轮廓尺寸和重量，改善技术性能和提高技术经济指标，满足低冲次长冲程的要求，早在50年代各国就已开始研制无游梁抽油机。

无梁长冲程抽油机是一种无游梁，带有链条增程机构的长冲程抽油机，属于石油开采生产设备。

其运动性能优，整机重量小，调整平衡容易、节约用电、结构紧凑、减速器小等优点。

因此，如何从增大抽油机的冲程和无梁的设计，提高工作效率，设计的合理性、可靠性入手，同时在设计时考虑如何在允许的情况下简化结构设计，提高工作可靠性等方面来对机械设计是现代机械设计理论的重要内容之一，也是本次设计的重要内容之一。

而且在当今社会正面临着资源紧张，能源短缺的现实问题，所以此次设计也必须考虑设计的经济性和对环境的保护等问题。

三．国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向。

国内外现状：
（1）近几年来，我国抽油井数量逐年增多，用常规游梁抽油机开发抽油，采油量、泵消耗能、采油成本等各项技术的经济指标较差，因而阻碍了常规游梁抽油机的技术发展．为了更经济更合理地开发我国储油资源，必须大力开发我国的无游梁长冲程抽油机。

（2）对于低压油田，可用小泵深抽的方法提高原油产量。

胜利油田十年前实施深抽的油井有好几百口，增产原油选几十万吨．此外，江苏、中原、华北等油田应用深抽技术也取得了较好的经济效益．为满足小泵深抽的需要，我国急需发展无游梁长冲程抽油机。

（3）采用大泵可提高采油量．从大泵提液的要求来看，我自也急需发展大载荷无游梁长冲程抽油机。

（4）日前．我国使用的无游梁长冲程抽油机有链条抽油机和增距式抽油机。

这两种抽油机还不能完全满足我国开采石油的需要．此外，我国的无游梁长冲程抽油机正处于发展阶段，种类与规格不全，使用数量不多。

因此，既要大力发展新型无游梁长冲程抽油机，还应对现有的几种无游梁长冲程抽油机加以改进和完善。

（5）近年来，国外对常规式抽油机作了某些重要改进，改进后的抽油机，改善了抽油系统的平稳性，降低能耗和减少产生机械事故的机率。

另一种前置式抽油机可降低上冲程的光杆加速度，降低曲柄轴峰值扭矩，也可节约能耗。

按API减速器规格分档的常规型、托马斯特型、马克Ⅱ型和前置式气平衡等几种机型成熟的系列产品，代表了美国当前游梁式抽油机的较高水平。

此外，围绕着体积小，重量轻，节能等，还研制了各种游梁式抽油机的变型产品。

无游梁长冲程液压抽油机的共同特点是占地面积小，重量轻，调节冲程、冲次、平衡力灵活方便，并配有较完善的监控和记录仪，不仅适用于陆上采油，更适用于海洋平台群体作业，有些机种还能适应稠油、斜井、丛式井开采。

研究的主攻方向：
由于抽油机使用频率高、工作环境恶劣，因此如何提高机械产品的传动效率，使产品的结构更加简单，以及使用寿命是本课题的主要研究方向。

伴随着机械工业的不断发展,计算机辅助机械设计技术也发展迅速,使传统的设计手段和设计方法发生了根本性的变化。

计算机辅助机械设计技术在机械产品设计上的应用也快速发展起来。

由于本课题已经有人对此进行了相当程度的研究，利用计算机软件对本课题进行定性研究，并在某些方面提出一些改进措施是本次研究的又一方向。

四．主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路本次设计的题目：无游梁长冲程抽油机的主要结构有动力传动系统、换向系统、平衡系统、悬重系统和机架底座系统等组成。

研究的重要内容：
1.抽油机的精确平衡和平衡方式；
2.抽油机换向机构和抽油机总
体布置；3．抽油机冲程与冲次调节；4．抽油机动力选择；5．抽油机驱动型式与传动元件选择；6．抽油机的经济性与节能；7．抽油机的减速装置设计；
重点研究的关键问题：
如何从减少无梁长冲程抽油机能耗，使其更加环保，提高设计速度、设计可靠性、合理性方向入手，同时考虑如何在允许的情况下简化设计结构，提高工作可靠性等方面来进行对无梁长冲程抽油机的设计；如何设计其动力传动系统、换向系统、平衡系统、悬重系统和机架底座系统的设计这些都是这次设计需重点研究的问题。

还有一个就是其悬点的运动分析和以及悬点动载分析和设计计算特点，也是需重点研究的问题。

解决思路：
针对无梁长冲程抽油机所给定参数、查找资料，并建立数学公式，计算出各尺寸参数：为了减少设计的盲目性，提高设计的效率和水平，改善无梁长冲程抽油机的性能，有必要研究在给定原始参数下设计合理的机构尺寸的方法。

动力传动系统的设计包括电动机、皮带传动装
置、减速器、主动链轮、上链轮、链轮链条和主轴销等的设计；换向系统的设计是指往返架总成设计，包括往返架体、滑套、滑块和滚轮的设计；平衡系统的设计包括平衡链轮、链条、平衡缸及其柱塞、储气包、补气压缩机、润滑油泵及其油气管线等的设计；悬重系统的设计包括天车轮、轮架、钢丝绳和悬绳器等的设计；机架底座系统的设计包括机架、导轨、底座和油底壳等的设计。

五．设计的预期结果
完成毕业设计任务说明书一份
完成装配图，零件图，不少于2.5张零号图样
完成外文资料翻译不少于2万字
六．工作的主要阶段、进度与时间安排
1．4月1日—4月12日资料收集、开题报告：开题答辩
2．4月13日—4月18日总体方案优选设计：工作原理，电磁调速机选取
3．4月19日—4月25日电磁转差离合器的设计计算与选取机械特性
4．4月26日—5月7日结构设计：绘图，电机选取、带、链传动设计
5．5月8日—6月2日绘装配图、零件图、编写毕业设计说明书
6．6月8日—6月12日修改设计、整理资料，完成任务、准备答辩
七．阅读的主要参考文献及资料名称
（1）刘卓钧。

抽油机。

北京：石油工业出版社，1992.5
（2）刘洪智。

异形游梁式抽油机。

北京：石油工业出版社，1992.5 （3）孟繁忠。

链条链轮产品设计月检验。

北京：机械工业出版社，1995.3
（4）机械设计手册编委。

机械设计手册第3版。

北京：机械工业出
版社，1987.12
（5）《减速器实用技术手册》编辑委员会。

减速器实用技术手册。

机械工业出版社1992.5
（6）张建军。

游梁式抽油机设计计算。

北京：石油工业出版社，2001.5 （7）刘洪智。

抽油机及节能技术。

北京：石油工业出版社2001.5 （8）西北工业大学机械原理及机械零件教研室。

机械原理。

北京：高等教育出版社，2001.5
八．完成毕业设计所具备的条件与必须采取的措施
要完成该毕业设计，必须要要掌握以下基本知识、基本方法、基本技能：抽油机的基本知识、设计方法，链轮链条传动机构分析方法，减速器的设计计算方法，机械设计基本方法，现代机械设计方法、计算机辅助机械设计方法及其基本概念，计算机基础知识，机械制图软件等。

以上要求掌握的知识、技术与方法中，有些内容尚未掌握或尚未掌握牢固。

所以，必须边做毕业设计边学习以掌握这些知识，顺利完成毕业设计。

九．指导老师审查意见
附：无梁长冲程抽油机设计构思图。