塔里木大学毕业设计常规式游梁抽油机设计说明书学生姓名学号所属学院机械电气化工程学院专业机械设计制造及其自动化班级指导教师XXX日期2012.05XXX大学教务处制前言目前，采油方式有自喷采油法和机械采油法。
在机械采油法中，有杆抽油系统是国内外油田最主要的，也是至今一直在机械采油方式中占绝对主导地位的人工举升方式。
有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的升举设备。
根据是否具有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
而常规游梁抽油机自诞生以来，历经百年使用，经历了各种工况和各种地域油田生产的考验，经久不衰。
目前仍在国内外普通使用。
常规游梁式抽油机以其结构简单、耐用、操作简便、维护费用低等明显优势，而区别于其他众多拍油机类型，一直占据着有杆系采油地面设备的主导地位。
由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:二二壹五八玖一壹五一游梁式抽油机的主体结构为曲柄摇杆机构。
根据驴头和曲柄摇杆机构相对于支架的位置，游梁式抽油机的机构形式可以划分为常规型和前置式两种；根据平衡方式的不同，游梁式抽油机可以划分为曲柄平衡、游梁平衡和复合平衡。
常规型游梁式抽油机主要由发动机、三角皮带、曲柄、连杆、横梁、游梁、驴头、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，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。
减速箱为二级齿轮传动减速箱，传动比为30左右．齿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字齿。
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爷冲程。
游梁由型钢组焊而成，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、拆继式几种形式。
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。
本设计将对常规游梁式抽油机进行设计与计算，以达到对常规游梁式抽油机的优化设计的目的。
目录1设计任务书 (4)1.1课题内容 (4)1.2设计内容: (4)2总体方案的设计 (4)2.1抽油机设计原理的确定 (4)2.2杆长尺寸的设计计算 (5)2.3平衡方式的确定 (5)2.4安装尺寸与机构相关参数 (6)2.5常规游梁式抽油机零部件关系 (6)3游梁抽油机基本参数的确定 (6)3.1游梁抽油机的运动分析 (6)3.2游梁式抽油机悬点载荷计算 (9)3.3游梁式抽油机减速箱曲柄轴扭矩计算 (12)3.4游梁抽油机的抽汲工况 (14)3.5游梁式抽油机的电动机选择计算 (15)4常规游梁是抽油机的平衡计算 (16)5变速机构的传动比分配及其结构确定 (16)5.1变速机构的传动比分配 (16)6主要部件的设计 (17)6.1曲柄 (17)6.2连杆 (17)6.3游梁 (18)6.4驴头 (19)6.5横梁 (20)6.6常规游梁抽油机装配体 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1设计任务书1.1课题内容（1）主要参数：型号：CYJ3—2.1—13HB （2）最大载荷：30KN（3）冲程长度： 1.4，1.7，2.1（单位：m ）（4）冲程次数：6，9，12 (单位：1min -） 1.2设计内容:（1）总体方案设计（总体尺寸，四杆机构）； （2）运动分析（计算位移、速度、加速度）； （3）动力分析及平衡计算； （4）主要部件结构设计、计算；（5）电机选择与油井匹配参数的确定；2总体方案的设计2.1抽油机设计原理的确定目前，常规式游梁抽油机采用的是四杆机构原理。
国内外使用的游梁式抽油机四杆机构的循环主要有一下三种：对称循环、近似对称循环和非对称循环。
采用近似对称循环四杆机构。
图2-1游梁式抽油机四杆机构原理图近似对称循环四杆机构主要参数参考范围：（1）传动角β ： 最大传动角max β和最小min β近似对称于90，故150~145max <β ，35~30min >β。
（2）极位夹角λ：5~4<λ（3）游梁最大摆角δ： 46~43max =δ（4）基杆倾斜角α:α可取42~32 H-G=22I J -（5）5-0≤<下上δδ（6）悬点下死点时曲柄初始角θ：5~4一般小于θ （7）各杆长之间相对时间限制：35.02.0≤≤J R ，85.07.0≤≤J LL ，7.04.0≤≤JL 后 ， 0.2L 0.1≤≤后前L ，若m S 2.4m a x ≤，可取8.10.1≤≤后前L L ，若m m S 6~2.4m a x= 0.25.1≤≤后前L L 。
2.2杆长尺寸的设计计算由于最大冲程m S 3max <，所以各个杆长之间存在以下关系：由于本设计的最大冲程m S 1.2max =，所以，在此取。
小5.0,4.0,3125.1===c b a 并且取m R 8.0=，则其他杆长为：m m a L L m m cRL m m b RL L 1.23125.16.16.15.08.024.08.0=⨯===÷===÷==小后前后此外，)(430.28.06.12222222m R L L J L ≈-+=-+=后 式中：R ——曲柄半径，m ；后L ——游梁后臂长度，m; 前L ——游梁前臂长度，m; L L ——连杆长度，m ；J ——基杆长度（从曲柄旋转中心到游梁支点的距离）m ；2.3平衡方式的确定目前，国内外采用的机械平衡方式主要有：曲柄平衡、游梁平衡和复合平衡。
由于本抽油机是短冲程、变冲次的工况要求，所以采用曲柄平衡。
而曲柄平衡较游梁平衡来说，调整更加方便。
5.0~45.04.0~35.04.1~1======后后前小L Rc L Rb L L a L2.4安装尺寸与机构相关参数（1）游梁支撑到底座的高度3~6m （2）执行机构的行程速度比系数1.2（3）减速器输出轴中心到底座的高度0.6m （4）曲柄半径：0.5~1.2m 2.5常规游梁式抽油机零部件关系常规游梁式抽油机零部件关系框图如图2-2：图2-2常规游梁式抽油机零部件关系框图3游梁抽油机基本参数的确定3.1游梁抽油机的运动分析将四杆机构简化为曲柄滑块机构时，作悬点的运动规律计算。
其简化图如下当0=θ时，游梁与连杆的连接点处于上死点1B ，相对应的悬点C 处于下死点；当180=θ时，B 处于上死点2B ,相对应的悬点C 处于上死点mm m R L OB m m m L R OB L L 2.18.00.28.20.28.021=-=-==+=+=图3-1 悬点的运动规律简化图B 点的冲程长度m m R S B 6.18.022=⨯==取B 点的位移零点，向下为位移的正方向，则任意曲柄转角θ时B 点的位移B S 为：OB L R OB OB B B S L B -+=-==11由三角形OAD 可得：βθβθcos 0.2cos 8.0cos cos +=+=+=L L R DB OD OB则 )cos cos (βθL L B L R R L S +-+=)cos 1()cos 1(βθ-+-=L L R)]cos 1(1)cos 1[(βλθ-+-=R （3-1）4.00.28.0===L L R λ式中 中得知，由OAB ∆ )(s i n s i n 正弦定理θβLL R=而 ββ2sin 1cos -=θλ22sin 1-=所以， )]sin 11(1cos 1[22θλλθ--+-=R S B （3-2a ）按二项式定理展开θλθλ2222sin 21sin 1-=-B 点位移 θλθ2sin 2)cos 1(RR S B +-= (3-2b)θθ2sin 16.0)cos 1(8.0+-=，s rad d d t /256.160212=⨯==πωθ 点速度则B )2sin 2(sin θλθω+=R v B (3-3))2sin 2.0(sin 0048.1θθ+=为点的加速度B a B )2c o s (c o s 2θλθω+=R a B (3-4)c C a v S C 和加速度速度悬点的位移)]sin 11(1)cos 1[(22θλλθ--+-⨯=R L L S C 后前 (3-5) ]sin 2)cos 1[(2θλθ+-=R L L 后前 ]sin 2.0)cos 1[(05.1]sin 2.0)cos 1[(8.06.11.222θθθθ+-=+-⨯=)2sin 2(sin θλθω+⨯=R L L v C 后前 (3-6) ）（θθ2sin 2.0sin 256.105.1+⨯= )2cos (cos 2θλθω+⨯=R L L a c 后前(3-7) :)为移悬点冲程长度（最大位SR L L S 2后前=(3-8)1.28.026.11.2=⨯⨯=为了确定悬点最大加速度max c a ，可对c a 对θ求导，并令其等于零，求得max c a 取得极值时的θ角及对应的及加速度值)(0sin 41)(0sin 0]cos 41[sin ]2sin 2[sin 221方程二，方程一则后前后前=+==+-=+-=θλθθλθωθλθωθL L RL L R d a d c当41<λ，上面方程二无解，在此情况下，按方程一可得加速度极值在180=θ处，即上，下死点处。
2max (1)L a R L ωλ=+前后(3-9a) 2max (1)2S ωλ=+ (3-9b) 22.1 1.256(10.4)2=⨯⨯+ 2.319≈2min (1)L a R L ωλ=--前后(3-10a) 2max (1)2S ωλ=-- (3-10b) 22.1 1.256(10.4)2=-⨯⨯-0.994≈-当时41>λ悬点在)41(cos )41(cos -11λπθλπθ--+==及也取得极值，对此不再讨论。
3.2游梁式抽油机悬点载荷计算（一）悬点静载荷的计算在此，对上死点、下死点、上冲程和下冲程四种情况进行计算。
（1）上冲程在此过程中，游动阀在柱塞上部油柱压力的作用下关闭，而固定阀在柱塞下面泵筒内、外压力差作用下打开。
由于游动阀关闭，使得悬点承受抽油杆自重杆F 和柱塞上油柱重油F ，这两个载荷方向都是向下。
同时，因为固定阀打开，使得油管外一定沉没度的油柱对柱塞下表面产生方向向上的压力压F 。