棘轮换向节能式抽油机设计与研究

【摘要】： 本文分析了游梁式抽油机实际使用存在高能耗、低效率的问题和各种新型节能抽油机的研究现状。根据工艺要求对棘轮换向节能式抽油机进行结构设计,确定了棘轮换向节能式抽油机各零部件的尺寸,解决了游梁式抽油机高能耗、低产出、冲程短等缺点。本课题的研究主要工作包括以下几个部分： 首先,棘轮换向节能式抽油机的总体方案设计。该抽油机的主要组成结构包括机架,棘轮换向减速箱,碰泵机构,让位机构,平衡重保护装置,刹车机构。我们对抽油机各个部件进行结构分析设计,并且给出了减速器关键零件凸轮和棘轮的设计方法。其工作原理为电机带动皮带,皮带驱动棘轮换向减速箱,动力通过链轮、链条组和钢丝绳传递到抽油杆,使抽油杆随着减速箱的正反转而上下往复运动。 其次,通过对棘轮减速器凸轮轮廓线的设计得到我们希望的抽油机悬点运动规律,建立了棘轮换向节能式抽油机悬点运动的数学模型,提出了棘轮换向节能式抽油机的悬点载荷大小的计算方法、静力示功图、动力示功图、平衡重的计算方法以及平衡系统的受力分析模型的建立。 再其次,我们对抽油机的各个部件进行设计和受力分析,并且利用ANSYS有限元分析软件对整机进行受力分析和稳定性校核,为棘轮换向节能式抽油机的设计制造提供理论依据。 最后,棘轮换向节能式抽油机通过理论分析和实验数据计算,得出了棘轮换向节能式抽油机更有利于提高系统效率,具有良好的节能效果。针对目前我国油田增产节能的迫切需要,棘轮换向节能式抽油机具有重要的理论意义和实用价值。 【关键词】：抽油机 棘轮减速箱 液压换向 有限元分析
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 棘轮换向节能式抽油机研究的目的和意义8-9
• 1.2 常规游梁式抽油机存在的主要问题9
• 1.3 抽油机的节能技术9-10
• 1.4 国内外新型节能抽油机研究开发现状10-15
• 1.4.1 国外发展现状10-12
• 1.4.2 国内发展现状12-15
• 1.5 本课题具体研究内容15-16
• 第二章 棘轮换向节能式抽油机总体方案设计16-19
• 2.1 棘轮换向节能式抽油机总体方案16
• 2.2 棘轮换向节能式抽油机的机械结构主要包括16-17
• 2.3 棘轮换向节能式抽油机的工作原理17
• 2.4 棘轮换向节能式抽油机方案的结构特点17-19
• 第三章 棘轮换向节能式抽油机结构设计19-28
• 3.1 棘轮换向变速箱工作原理和结构设计19-24
• 3.1.1 凸轮的设计20-21
• 3.1.2 棘轮的设计21-23
• 3.1.3 液压换向系统的设计23-24
• 3.2 抽油杆断杆平衡重安全保护装置设计24
• 3.3 液压式碰泵装置设计24-25
• 3.4 抽油机塔式机架设计25-26
• 3.5 修井让位机构设计26
• 3.6 刹车机构的设计26-28
• 第四章 棘轮换向节能式抽油机基本工作理论28-45
• 4.1 棘轮换向节能式抽油机的运动分析28-34
• 4.1.1 棘轮换向减速器模型建立28-29
• 4.1.2 棘轮换向减速器的运动分析29-34
• 4.2 棘轮换向节能式抽油机的悬点载荷34-42
• 4.2.1 悬点静载荷与静力示功图35-38
• 4.2.2 悬点动载荷与动力示功图38-41
• 4.2.3 摩擦力对悬点载荷的影响41-42
• 4.3 棘轮换向节能式抽油机平衡系统42-45
• 4.3.1 棘轮换向节能式抽油机的平衡重计算42-43
• 4.3.2 棘轮换向节能式抽油机的平衡性能力学分析43-45
• 第五章 棘轮换向节能式抽油机机架受力有限元分析45-52
• 5.1 有限元法简述45-46
• 5.2 棘轮换向节能式抽油机机架受力有限元分析46-50
• 5.2.1 抽油机机架模型建立46-48
• 5.2.2 计算结果分析48-50
• 5.3 抽油机机架的安全性分析50-52
• 第六章 棘轮换向节能式抽油机的实验结果分析对比52-56
• 6.1 棘轮换向节能式抽油机实验过程概述52-53
• 6.2 棘轮换向节能式抽油机与现场双驴头抽油机的技术参数53
• 6.3 两种抽油机测试数据对比53-55
• 6.4 棘轮换向节能式抽油机在试验过程中存在的问题55-56
• 第七章 结论与展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60
• 附录60-61
• 详细摘要61-71

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