鏈條式抽油機的設(shè)計

鏈條式抽油機的設(shè)計,鏈條式抽油機的設(shè)計,鏈條,抽油機,設(shè)計 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查記錄表 年 月 日 學(xué)生姓名 班級 課題名稱 課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述） 存在的問題及整改措施（學(xué)生自述） 指導(dǎo)教師意見（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 課題名稱 鏈條式抽油機設(shè)計 起止時間 2011年12月1日—— 2012 年 5月 25日（共 14周） 指導(dǎo)教師 職稱 講師 課題內(nèi)容 主要參數(shù)：型 號：LCJ12-5-13HQ； 最大載荷：120kN； 光桿沖程：5m； 沖程次數(shù)：2,3,4 min； 設(shè)計內(nèi)容：1、方案設(shè)計（總體尺寸）； 2、運動分析及編程（計算位移、速度、加速度）； 3、載荷分析及平衡計算； 4、受力分析及編程； 5、主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算； 6、與常規(guī)型抽油機比較其優(yōu)缺點 擬定工作進(jìn)度（以周為單位） 第1到2周： 熟悉題目,開始查閱資料，完成開題報告。 第3到4周： 消化資料，設(shè)計方案。 第5周： 方案研究，確定具體方案，做出開題報告。 第6到7周： 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計算。 第8到9周： 進(jìn)行設(shè)計結(jié)構(gòu)草圖。 第10到11周：完成圖紙，進(jìn)行設(shè)計論文。 第12到13周：完成設(shè)計論文，準(zhǔn)備有關(guān)畢業(yè)答辯。 第14周： 交畢業(yè)設(shè)計的各種資料，并進(jìn)行答辯。 主要參考文獻(xiàn) [1] 張連山.我國抽油機的發(fā)展趨勢[J].鉆采工藝，1996，19（6）. [2] 馮耀忠，李光，韓煒等.國外抽油技術(shù)的新發(fā)展[J].石油機械，2000，28（10）. [3] 張連山.也論抽油機應(yīng)具備的基本性能[J].石油機械，1995，23（11）. [4] 張連山.我國有桿技術(shù)發(fā)展前景[J].石油機械，1992，20（8）. [5] 孔昭瑞.國內(nèi)抽油機的發(fā)展趨向[J].石油機械，1995，23（2）. [6] 杜風(fēng)華，李新華.勝利油田氣平衡式鏈條抽油機技術(shù)改造[J].鉆采工藝，2002，25（5）. 任務(wù)下達(dá)人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 2011 年 12 月 7 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 12 屆畢業(yè)設(shè)計 鏈條式抽油機 設(shè)計說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 2012年5月 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 鏈條式抽油機設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 起止時間 2011年12月1日至 2012年5月25日 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 開題報告正文 1、 本課題來源及研究的目的和意義； 抽油機是構(gòu)成“三抽”設(shè)備體系（抽油機、抽油桿、抽油泵）的主要組成部分。在抽油機的驅(qū)動下，通過抽油桿帶動抽油泵上下往復(fù)運動，實現(xiàn)無自噴能力油井機械式采油。 抽油機工作條件比較惡劣，全天候常年在野外連續(xù)作業(yè)，受交變載荷作用而導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力積聚和應(yīng)力腐蝕以致軸產(chǎn)生疲勞斷裂。因此要求抽油機具有良好的可靠性和耐久性，同時還要求抽油機具有性能領(lǐng)域?qū)?，調(diào)節(jié)范圍大，能源消耗低，易損件少，維護(hù)保養(yǎng)方便，對環(huán)境適應(yīng)性強等特點。 現(xiàn)在抽油機種類很多，最常用的是游梁式抽油機，游梁式抽油機由于配重小使抽油桿在抽梁時要提升石油做功，用時還要克服游梁式和抽桿式的重力做功。但在回油行程時，游梁和抽油桿的自重又反過來對電機做功，因此游梁式抽油機能耗大，并且游梁式抽油機結(jié)構(gòu)限制了抽油機的行程，而限制的經(jīng)驗證明大行程和大提升力對提高抽油機的出油率十分有利。所以由于上述原因，現(xiàn)在研究了很多種無游梁式抽油機。無梁抽油機有相應(yīng)配重，可以平衡抽油桿的自重，因此減少了很大一部分不必要的做功。另外，無游梁式抽油機的抽油沖程長，抽油力大，因此出油率有了很大的提高。但無梁式抽油機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且部件磨損較為嚴(yán)重，壽命也相對較短，所以，現(xiàn)在需要研究出一種結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)長沖程、使用壽命長、性能可靠、抽油率高的鏈條式抽油機，并對其常壞部件進(jìn)行適當(dāng)材料調(diào)整和形狀的修改，使其可以完善自身，從而更加適應(yīng)作業(yè)需要。同時，通過此次研究也可以加深我對此領(lǐng)域的了解，以便在以后運用所學(xué)為抽油機的改造盡自己的一份力。 2、 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 抽油機的產(chǎn)生和使用已經(jīng)有了百余年歷史，最早使用的游梁式抽油機距今已有120多年。而且在當(dāng)今社會使用最多的依然是游梁式抽油機，其結(jié)構(gòu)以及原理也沒有太大變化。但是，隨著許多油田現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入后開采階段，油井含水量不斷上升，動液面不斷下降，出現(xiàn)水淹甚至強水現(xiàn)象，而新油田的開采也有不斷增加產(chǎn)層深度的趨勢，這就需要新型的無游梁式抽油機來實現(xiàn)其大載荷和長沖程的要求。 我國抽油機發(fā)展已經(jīng)有近四十年地歷史。50年代以進(jìn)口為主，配置維修為輔，主要是前蘇聯(lián)CKH常規(guī)型游梁式抽油機。1975年以后制定并完善了國產(chǎn)抽油機技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。80年代實現(xiàn)了全部國有化，不僅滿足自給，還有部分出口。在此期間，我國抽油機技術(shù)有了迅猛地發(fā)展，瞄準(zhǔn)世界最先進(jìn)技術(shù)，等效采用或部分采用美國API標(biāo)準(zhǔn)，并引進(jìn)美國拉夫金公司先進(jìn)技術(shù)，從而使我國抽油機技術(shù)躋身世界先進(jìn)行列。70年代以來，各種無游梁抽油機相繼制成并投入使用，標(biāo)志著無桿抽油技術(shù)的發(fā)展方向和重要地位。也有相關(guān)專家指出，今后我國12型以上（含12型）的抽油機將大量采用無游梁抽油機，它在實現(xiàn)長沖程、大排量、重負(fù)載地同時，還具有體積小、重量輕、動負(fù)載小、耗能少等。 鏈條抽油機是我國研制成功的一種獨具風(fēng)格的新型無游梁式抽油機，最早的鏈條抽油機采用了估計鏈條與H型機構(gòu)組成的換向機構(gòu)及其動平衡裝置。后來，發(fā)展為重塊平衡方式，采用柔性寬皮帶與懸繩器相連，通常稱為皮帶式抽油機。該類型抽油機具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、沖程長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點，并可以降低選點動載荷、改善抽油桿柱的受力狀況及降低減速箱扭矩和電動機功率。該類型抽油機與傳統(tǒng)鏈條抽油機整體結(jié)構(gòu)基本一致，電動機輸出動力經(jīng)減速后帶動主鏈輪轉(zhuǎn)動，傳動鏈兩側(cè)上下往復(fù)運動帶動平衡重上下往復(fù)運動，抽油桿通過鋼絲繩與平衡重柔性連接，從而帶動抽油桿上下往復(fù)運動實現(xiàn)抽油。 3、 對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析； 1、總體尺寸設(shè)計：這個需要參考其它設(shè)計地方案，根據(jù)一些參考數(shù)據(jù)來確立自己所設(shè)計地鏈條式抽油機其總體尺寸和各部件尺寸。 2、對其各部分進(jìn)行運動分析和編程計算：通過其運動規(guī)律還、理論原理和一些計算機編程軟件對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地、全面地分析。 3、載荷分析和平衡計算：根據(jù)力學(xué)原理對其進(jìn)行虛擬假設(shè)加力，然后通過力學(xué)計算對抽油機進(jìn)行各主要部位地承載計算。對于其平衡計算，可以根據(jù)預(yù)定平衡塊地重量和其所需要面對地負(fù)載進(jìn)行數(shù)學(xué)計算，以此來完成。 4、受力分析及編程計算：通過所學(xué)地力學(xué)知識及一些已經(jīng)運用較為成熟的編程對所設(shè)計地抽油機進(jìn)行各方面的受力計算。 5、主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算:通過對以前設(shè)計的抽油機進(jìn)行分析，在對其使用后產(chǎn)生地問題進(jìn)行合理地考量后，對主要的部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和合理調(diào)配安排，以減少其不足之處。然后在通過一系列地計算來證明其可靠度和實用性。 4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 鏈條抽油機自80年代初推廣以來，因受社會環(huán)境和野外作業(yè)工況的影響，氣平衡式鏈條抽油機的優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，反而給現(xiàn)場操作人員帶來管理上的麻煩，如空氣壓縮機、閥門和儀表等經(jīng)常被盜，平衡缸、空氣包密封不嚴(yán)以及密封件老化等，致使鏈條抽油機平衡系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)，造成零部件過早磨損，甚至導(dǎo)致抽油桿早期疲勞斷裂，電動機和減速器過早損壞。此外，往返架導(dǎo)向輪和導(dǎo)軌之間常發(fā)生嚴(yán)重磨損，使其它零部件受力不均衡而過早損壞。以上問題，造成頻繁停機維修，不僅增加了修理費用，而且嚴(yán)重影響了原油的生產(chǎn)。因此，對鏈條抽油機的改造成了當(dāng)務(wù)之急。在鏈條抽油機改造中，對原鏈條抽油機的薄弱環(huán)節(jié)做了認(rèn)真分析，確定了改造的三個原則：一是降低抽油機的故障率，確保整機的可靠性；二是力求降低制造成本，減少零部件制造，盡可能選用原來的通用件，舍去平衡缸、空氣包等氣平衡附件，在往返架主體上懸掛一個配重箱；三是力求不改變主要技術(shù)參數(shù)，如沖程、沖次、最大懸點載荷及相對井口安裝位置等保持不變。 進(jìn)行改造地方法及思路： 4.1.氣平衡改為重力平衡 氣平衡系統(tǒng)由于受磨損、漏氣及其他因素的影響，使抽油機經(jīng)常于不平衡狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整機過早損壞和可靠性變差。鑒于目前油田待修理的鏈條抽油機數(shù)量較多的狀況，先從平衡原理上進(jìn)行改進(jìn)，采用較可靠的重力平衡代替氣平衡，去掉平衡缸、平衡鏈輪和空氣包，加固往返架主體，配掛放置平衡塊的配重箱，最大平衡重達(dá)6500kg。根據(jù)懸點載荷的不同，選擇相應(yīng)的重力平衡。調(diào)整平衡的簡單方法是：抽油機運行時，斷開電動機主電源，使其自由停止，觀察懸點是否居中，即可判斷所需平衡塊的多少。若懸點在上死點，說明平衡重過大，需減少平衡塊；反之，則增加平衡塊。比較精確的方法是測量上、下沖程電流的大小，根據(jù)電流的變化，增減平衡塊。當(dāng)上沖程電流大于下沖程電流時，說明平衡重不足，在平衡箱內(nèi)應(yīng)增加平衡塊；反之，則減少平衡塊，最小可微調(diào)至16.7kg,以上、下沖程電流差為1～3A為宜。這樣調(diào)整抽油機的平衡非?？煽?，效果較好。 4.2、增設(shè)導(dǎo)向機構(gòu) 由于平衡方式的改變，而原傳動系統(tǒng)不變，會對往返架主體產(chǎn)生一個側(cè)翻力矩，更加劇了導(dǎo)向輪的磨損。因此，把原4個導(dǎo)向輪改為12個，形成三面包圍導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，增加了導(dǎo)向的可靠性；把原導(dǎo)向輪滑動軸承改為滾動軸承，這樣既克服了偏心力矩，又解決了導(dǎo)向輪嚴(yán)重磨損問題，而且更換維修方便。 4.3.改善潤滑系統(tǒng) 潤滑不充分是造成機器零部件過早磨損的主要原因。鏈條抽油機原有的潤滑系統(tǒng)不能對換向機構(gòu)實施潤滑，致使換向機構(gòu)早期磨損，并產(chǎn)生換向噪音，甚至影響換向機構(gòu)正常運轉(zhuǎn)。為此，重新設(shè)計潤滑系統(tǒng)，增加對換向機構(gòu)及導(dǎo)軌的潤滑，可明顯減輕機件的磨損，降低換向噪音，從而提高了整機的使用壽命。 4.4.重新調(diào)整加固導(dǎo)軌 原鏈條抽油機的導(dǎo)軌由于平衡方式的改變而變得比較薄弱，為了與整機平衡系統(tǒng)匹配，通過增加壓板來加固導(dǎo)軌。還通過逐臺調(diào)整，保證了導(dǎo)軌的直線度。 4.5.增設(shè)失載保護(hù)裝置 為了防止光桿或鋼絲繩斷裂而引起重達(dá)6t的往返架主體突然下落，進(jìn)而撞擊破壞機架，設(shè)計了電磁式失載保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生失載時，主電源即自動切斷使重錘下落，實施剎車。待故障處理后，按下控制箱內(nèi)的復(fù)位按鈕，使重錘復(fù)位。 5、 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 為了完成本課題，需要一些實地考察及實物檢驗。但是由于部分原因，無法完成實地考察及實物檢驗。所以，對于這些問題只有通過本人進(jìn)行上網(wǎng)搜索相關(guān)論文、報道和視頻來輔助完成此次課題任務(wù)。 本文也涵蓋了大量的計算和編程，所以對于這個本人將通過以往所學(xué)過的知識和設(shè)計期間內(nèi)的學(xué)習(xí)與之相關(guān)的知識來更好的完成這個設(shè)計。 6、 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃； 6.1工作方案： 1、課題大部分相關(guān)信息通過老師輔導(dǎo)及上網(wǎng)查找來補充和完善； 2、通過對曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識進(jìn)行靈活運用來完成課題 6.2擬定工作進(jìn)度（以周為單位）： 第1到2周： 熟悉題目,開始查閱資料，完成開題報告。 第3到4周： 消化資料，設(shè)計方案。 第5周： 方案研究，確定具體方案，做出開題報告。 第6到7周： 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計算。 第8到9周： 進(jìn)行設(shè)計結(jié)構(gòu)草圖。 第10到11周：完成圖紙，進(jìn)行設(shè)計論文。 第12到13周：完成設(shè)計論文，準(zhǔn)備有關(guān)畢業(yè)答辯。 第14周： 交畢業(yè)設(shè)計的各種資料，并進(jìn)行答辯。 主要參考文獻(xiàn) [1] 張連山.我國抽油機的發(fā)展趨勢[J].鉆采工藝，1996，19（6）. [2] 馮耀忠，李光，韓煒等.國外抽油技術(shù)的新發(fā)展[J].石油機械，2000，28（10）. [3] 張連山.也論抽油機應(yīng)具備的基本性能[J].石油機械，1995，23（11）. [4] 張連山.我國有桿技術(shù)發(fā)展前景[J].石油機械，1992，20（8）. [5] 孔昭瑞.國內(nèi)抽油機的發(fā)展趨向[J].石油機械，1995，23（2）. [6] 杜風(fēng)華，李新華.勝利油田氣平衡式鏈條抽油機技術(shù)改造[J].鉆采工藝，2002，25 [7] LCJ1250鏈條抽油機平衡方式改造的實踐[J].石油機械，1999，26（6） 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 屆畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄 課題名稱 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯情況記錄表 答辯時間 答辯地點 答辯組成員 答辯情況記錄 記錄人 答辯組評語及答辯成績 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 學(xué)院答辯委員會意見 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）綜合成績評定表 學(xué)生姓名 班級 論文（設(shè)計）題目 評定項目 指導(dǎo)教師評分 （20%） 評閱教師評分 （20%） 答辯小組評分 （60%） 原始得分 （百分制） 按評分比例 折合得分 總分 等級 評定 根據(jù)指導(dǎo)教師、評閱教師、答辯專家組評審意見，經(jīng)綜合評定，該生畢業(yè)論文（設(shè)計）的等級為： 學(xué)院答辯委員會負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日 機械電氣化工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）評分標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計（論文）題目 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 評價 項目 序號 評定標(biāo)準(zhǔn) 評價 比例 指導(dǎo)教師評分 評閱教師評分 設(shè)計 （論文） 內(nèi)容 （60分） 1 設(shè)計合理，調(diào)查或試驗方法正確，無明顯漏洞，數(shù)據(jù)詳實、正確，統(tǒng)計分析方法科學(xué)，圖紙表達(dá)準(zhǔn)確、規(guī)范 25分 2 立題有新意，觀點新穎，科學(xué)性強；目的明確，中心突出，選題有理論意義或?qū)ιa(chǎn)實踐有指導(dǎo)意義或有參考價值 20分 3 設(shè)計（論文）工作量大小 10分 4 無圖表重復(fù)現(xiàn)象，圖表自明性較強、運用恰當(dāng) 5分 設(shè)計 （論文） 寫作 （40分） 5 文體規(guī)范，符合學(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文）的書寫格式要求，參考文獻(xiàn)引用規(guī)范、恰當(dāng) 10分 6 觀點正確，觀點與材料統(tǒng)一，實事求是，無主觀臆測及言過其實現(xiàn)象 15分 7 論證邏輯嚴(yán)密，推理正確，層次分明，條理清楚；文理通暢，無語法、文字錯誤，公式、中英文、標(biāo)點等應(yīng)用錯誤 15分 合計 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師（簽名） 評閱教師意見： 評閱教師（簽名） 前 言 鏈條抽油機是我國首創(chuàng)的一種性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)新穎的新型抽油機，較其它類型的抽油機有許多無可比擬的優(yōu)點，如體積小，重量輕，耗能少，沖次低，沖程長，懸點加速度變化小，減速器扭矩小和易于安裝等，特別適合于稠油、高凝油和深層油的開采。 對游梁式抽油機進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計時，存在著造價高，外形尺寸大，使用中消耗功率多等問題。按照采油工藝的要求，國內(nèi)外都在研制長沖程，大載荷，低沖次，高效節(jié)能的抽油機。其中鏈條抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低，沖程長，懸點加速度變化小，慣性載荷小，運行平穩(wěn)，減速器額定扭矩小和易于安裝等特點本文闡述了一種新型的鏈條抽油機，利用增大轉(zhuǎn)角機構(gòu)原理、滑輪組增倍原理對現(xiàn)有抽油機進(jìn)行了改進(jìn)，對改進(jìn)部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計，對零部件進(jìn)行必要的強度校核。 改進(jìn)后的抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、耗能少、沖次少、長沖程、懸點加速度變化小、慣性載荷小、運行平穩(wěn)、減速器輸出扭矩小、易于安裝、維護(hù)使用方便等優(yōu)點，能夠滿足抽油機一年365天無人看守連續(xù)工作的目的。 目錄 1 緒論 1 1.1選題的目的與意義 1 1.2發(fā)展的趨勢 1 1.3本課題主要討論的問題 1 2 總體方案確定 2 2.1方案確定 2 2.2結(jié)構(gòu)和工作原理 2 3 傳動裝置設(shè)計 3 3.1帶、減速器設(shè)計 3 3.1.1 V帶設(shè)計 4 3.1.2減速器設(shè)計 5 3.1.3減速器軸計算及軸承選擇 12 3.1.4減速器軸的校核 14 3.2四桿機構(gòu)設(shè)計 15 3.2.1四桿機構(gòu)尺寸計算 15 3.2.2曲柄的設(shè)計 15 3.2.3連桿的設(shè)計 16 4 桁架和底座設(shè)計 17 4.1底座設(shè)計 17 4.2桁架設(shè)計 17 4.3 桁架懸出部分的強度校核 18 4.4鏈輪傳動裝置設(shè)計 19 4.4.1材料的選擇 19 4.4.2齒數(shù)的確定 19 4.4.3當(dāng)量的單排鏈的計算功率 19 4.4.4鏈條的型號和節(jié)距的確定 19 4.4.5中心距、鏈節(jié)數(shù)的計算 19 4.4.6鏈輪各個尺寸的計算 20 4.4.7具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖 20 4.5滑輪設(shè)計 21 4.5.1滑輪設(shè)計 21 4.6支承座設(shè)計 22 4.6.1材料的選取 22 4.6.2具體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計 22 4.7增設(shè)失載保護(hù)裝置 23 小結(jié) 25 致 謝 26 參考文獻(xiàn) 27 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 1.1選題的目的與意義 隨著油田開發(fā)的轉(zhuǎn)移，我國大多數(shù)油田都已進(jìn)入開發(fā)的中后期，逐漸喪失自噴能力，基本上已從自噴轉(zhuǎn)入機采。80年代初，我國擁有機采油井2萬口，占油井總數(shù)的57.3%，機采原油產(chǎn)量占總產(chǎn)量的27%。到80年代末，我國擁有機采油井3萬口，占油井總數(shù)的85%，機采原油產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%。在這些機采油井中，采用抽油機有桿式抽油占90%，采用電潛泵、水力活塞泵、射流泵、氣舉等其他無桿式抽油占10%。 隨著油田進(jìn)一步開發(fā)，機采油井的比重將進(jìn)一步加大，其中主要采用有桿式抽油。由此可見，抽油機在石油工業(yè)中具有舉足輕重、非同小可的重要地位。 抽油機的產(chǎn)生和使用由來已久，迄今已有百年的歷史。應(yīng)用最廣，普及最廣的應(yīng)屬游梁式抽油機，它結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、可靠性高、耐久性好，操作維修方便。但是，在開采稠油、高凝油、深層油、特別是高含水油田時，使用常規(guī)游梁式抽油機已無法實現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、有效地開采。對游梁式抽油機進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計時，存在著造價高，外形尺寸大，使用中消耗功率多等問題。按照采油工藝的要求， 國內(nèi)外都在研制長沖程，大載荷，低沖次， 高效節(jié)能的抽油機 。其中鏈條抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低，沖程長，懸點加速度變化小，慣性載荷小，運行平穩(wěn)，減速器額定扭矩小和易于安裝，設(shè)計改進(jìn)發(fā)展空間大等特點，得到了普遍發(fā)展。 1.2發(fā)展的趨勢 抽油機的產(chǎn)生和使用由來已久，迄今已有百年的歷史。應(yīng)用最廣，普及最廣的應(yīng)屬游梁式抽油機，早在120年前就誕生了，目前，在世界各個產(chǎn)油國仍在大面積的廣泛應(yīng)用。美國擁有40萬臺，我國擁有2 .7萬臺，一百多年來，游梁式抽油機的結(jié)構(gòu)和原理沒有實質(zhì)性變化。 我國的抽油機制造業(yè)已有40年歷史，經(jīng)過了進(jìn)口修配、仿制試制、設(shè)計研制三個階段。50年代以進(jìn)口為主，修配為輔。60-70年代在仿制的基礎(chǔ)上進(jìn)行試制，1975年制定國產(chǎn)抽油機基本形式與參數(shù)，1980年制定抽油機結(jié)構(gòu)尺寸和技術(shù)條件。從此開始自行設(shè)計，研究制造國產(chǎn)抽油機，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，不僅滿足自給，而且還部分出口，目前，我國已有蘭州石油機械廠、蘭州通用石油機械廠、寶雞石油機械廠、第二石油機械廠、等30多家抽油機制造廠，年生產(chǎn)抽油機上萬臺，蘭州石油機械廠、蘭州通用石油機械廠、寶雞石油機械廠、第二石油機械廠等廠家先后獲得API商標(biāo)使用許可證，抽油機出口美國，從而使國產(chǎn)抽油機打入國際市場，躋身于世界先進(jìn)行列?，F(xiàn)有技術(shù)所提供的抽油機，主要有游梁式抽油機、異型抽油機、鏈條式抽油機等，其中游梁式抽油機是我國使用最早，用量最大的一種類型，它具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，使用壽命最長，維護(hù)方便等優(yōu)點，它的不足之處在于驢頭尺寸過大，因而自重大，能耗高，沖程短，隨著油田開發(fā)的轉(zhuǎn)移,我國大多數(shù)油田都已進(jìn)入開發(fā)的中后期油井普遍出現(xiàn)稠油、高凝油、深層油、特別是高含水油田時，使用常規(guī)游梁式抽油機已無法實現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、有效地開采。對游梁式抽油機進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計時，存在著造價高，外形尺寸大等缺點。因此，國內(nèi)外都在研制長沖程，大載荷，低沖次， 高效節(jié)能的抽油機。 其中鏈條抽油機以其結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低， 沖程長，懸點加速度變化小，慣性載荷小，運行平穩(wěn)、減速器額定扭矩小、易于安裝，設(shè)計改進(jìn)和發(fā)展空間大等諸多優(yōu)點，受到各國研究者的親瞇，得到了普遍發(fā)展。 1.3本課題主要討論的問題 本次設(shè)計利用增大轉(zhuǎn)角機構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機的設(shè)計，從而達(dá)到整機結(jié)構(gòu)合理、懸點載荷大、沖程長、沖次少，減速機輸出扭矩小，重量輕，動力傳動系統(tǒng)帶動鏈輪傳動裝置往復(fù)運動，同時復(fù)動增距滑輪組隨之往復(fù)運動，利用滑輪組的增倍原理和動力傳動系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)動增距動力消耗與同類機型相比降低10%，維護(hù)使用方便，滿足抽油機一年365天連續(xù)工作的目的,結(jié)合實際，解決具體生產(chǎn)問題。 抽油機的工作性能指標(biāo)包括懸點載荷、沖程、沖次、減速機扭矩、單井井口產(chǎn)量等技術(shù)參數(shù)。隨著油田不斷開發(fā)，油井含水比不斷增大，泵掛深度不斷增加，動液面不斷下降，勢必引起懸點負(fù)荷增大，同時引起減速器扭矩的增大，泵徑、沖程、沖次也要根據(jù)工況的變化而經(jīng)常調(diào)節(jié)。抽油機常年連續(xù)運轉(zhuǎn)，工況復(fù)雜多變，加之無人監(jiān)護(hù)，管理不便，因而要求其工作必須可靠。對于油礦設(shè)備來說，可靠性是最重要的技術(shù)指標(biāo)，抽油機發(fā)生故障將會造成停產(chǎn)待修、油井破壞等重大事故和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。加之游梁式抽油機改進(jìn)設(shè)計諸多不利因素，針對上述實際情況，本次設(shè)計鏈條抽油機改進(jìn)方案是符合實際需求的。 2 總體方案確定 2.1方案確定 本次設(shè)計利用增大轉(zhuǎn)角機構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機的設(shè)計，從而達(dá)到整機結(jié)構(gòu)合理、懸點載荷大、沖程長、沖次少，減速機輸出扭矩小，重量輕，動力傳動系統(tǒng)帶動鏈輪傳動裝置往復(fù)運動，同時復(fù)動增距滑輪組隨之往復(fù)運動，利用滑輪組的增倍原理和動力傳動系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)動增距。改進(jìn)費用，動力消耗低于游梁式抽油機，且維護(hù)方便。通過這次改進(jìn)設(shè)計，使鏈條抽油機能夠在較為苛刻的環(huán)境下良好的工作，滿足抽油機一年365天無人看守、連續(xù)工作的目的，適應(yīng)的工作范圍面更寬。因此本方改進(jìn)案符合實際需求。 2.2結(jié)構(gòu)和工作原理 (1)、結(jié)構(gòu)草圖如圖2.1及圖2.2： 圖2.1總裝草圖 主視圖 圖2.2總裝草圖 側(cè)視圖 1.底座2.電機3.大帶輪4.減速器5.曲柄6.連桿7.重力平衡塊8.鏈條 9.大鏈輪10.小鏈輪11.小滑輪12.定位輪機構(gòu)13.軸承1 14.懸架15.推桿機構(gòu) 16.抽油桿17.桁架18.軸承2 19.小帶輪 (2)、工作原理 如上兩圖所示，當(dāng)懸繩器處在最低位置時，重力平衡機構(gòu)7尾部處在上擺角的最高位置，浮動增距滑輪組和拉桿及平衡塊處在最高位置，曲柄連桿機構(gòu)處在上支點換向位置，此時，各部件儲存的勢能最大，開啟電機2動力經(jīng)帶輪傳動機構(gòu)3、減速器4帶動曲柄連桿機構(gòu)6逆時針轉(zhuǎn)動，各部件儲存的勢能變?yōu)閯幽茏龉?，曲柄連桿機構(gòu)6中的連桿牽動橫軸17帶動重力平衡塊7繞著主軸承座轉(zhuǎn)動下行，傳動鏈條8在重力平衡塊7的拉動下帶動天輪機構(gòu)13中的小直徑滑輪逆時針纏繞傳動鋼絲繩8，再由小鏈輪11帶動軸轉(zhuǎn)動而使大鏈輪跟著轉(zhuǎn)動同時由大鏈輪9帶動小鏈輪10轉(zhuǎn)動。此時，小鏈輪帶動軸轉(zhuǎn)動，通過定位滑輪14牽拉懸繩器帶動抽油桿16上行抽油，當(dāng)重力平衡塊7帶動復(fù)動增距滑輪組和拉桿下行到最低位置時，曲柄連桿機構(gòu)6逆時針旋轉(zhuǎn)至下止點換向位置，各部件儲存的勢能降到最小，懸繩器帶動抽油桿16上行至最高位置，抽油工作行程結(jié)束，電動機2繼續(xù)運行，通過前述的動力傳動系統(tǒng)帶動曲柄5繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動，曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)過下止點換向位置，通過曲柄連桿機構(gòu)6中的連桿推動橫梁17和重力平衡塊7向上移動，這時通過抽油桿16的慣性作用帶動定位輪12順時針旋轉(zhuǎn)，同時通過小鏈輪10帶動大鏈輪9從而使小鏈輪11順時針旋轉(zhuǎn)，此時各部件將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽軆Υ嫫饋?，同時與懸繩器相連的抽油桿16從最高位置下落，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能對傳動部件做功，曲柄連桿機構(gòu)到達(dá)止點的換向位置，抽油機空載行程結(jié)束，電動機2連續(xù)運轉(zhuǎn)，動力傳動系統(tǒng)帶動曲柄6繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動。曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)過上止點換向位置，連桿6牽拉橫軸17和重力平衡塊7帶動復(fù)動增距滑輪組和拉桿繞著主軸承座轉(zhuǎn)動下行，開始下一個抽油工作循環(huán)。 3 傳動裝置設(shè)計 3.1帶、減速器設(shè)計 帶傳動是一種撓性傳動?；窘M成零件為帶輪（主動輪和從動輪）和傳動帶，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等特點。本次設(shè)計帶傳動是把電機的轉(zhuǎn)速通過一定的傳動比傳給減速器，實現(xiàn)電機與減速器通過帶間接連接起來。選電機的型號Y200L-8，查表的，設(shè)計抽油桿的沖次 3.1.1 V帶設(shè)計 1、傳動比的確定 查表得帶得傳動比一般推薦.本次設(shè)計取 查表得 則減速器的輸入轉(zhuǎn)速 減速器的總的降速比 2、皮帶確定 查表得 則電動機的計算功率 （1）帶型號選擇--- 查表得選擇V帶的型號為C型 查表得初選小帶輪的直徑為則大帶輪的直徑 （2）帶速計算 查表得符合推薦值范圍故合適 （3）中心距及帶長計算 （3.1） 則帶入數(shù)據(jù)有 初取 （3.2） 查表得取 （3.3） 則實際中心距 中心距變換范圍 （4）帶包角的驗算 符合 （5）V帶根數(shù)的確定 查表得 則根數(shù) 取根 4 = Z (6）初拉力得計算 由《機械設(shè)計》P149表8-3的 則實際 (7)壓軸力的計算 (8)小帶輪尺寸設(shè)計 查表得電機Y200L-8輸出軸的直徑，長度鍵槽的寬，,則鍵槽的高度=. 查表得帶和輪連接時的各個參數(shù) (9)選帶輪的材料為Q235,小帶輪零件圖如圖3-1： 圖3-1 小帶輪零件圖 3.1.2減速器設(shè)計 I級齒輪傳動設(shè)計 (1)傳動比計算 查表得 本次設(shè)計取系數(shù)為1.4則 (2)功率、轉(zhuǎn)速計算 有設(shè)計要求可得齒輪的轉(zhuǎn)速不高，故選擇八級精度。 (3)齒輪材料的選擇 選擇小齒輪的材料為，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45號鋼，硬度為240HBS，兩者相差40HBS (4)齒數(shù)的選擇 選小齒輪的齒數(shù)為 取 (5)齒輪具體的設(shè)計 初選螺旋角，載荷系數(shù)， 查表得選齒寬系數(shù)， 查表得選區(qū)域系數(shù)。 查表得材料的彈性影響系數(shù) 查表得 則小齒輪的轉(zhuǎn)距 查表得小齒輪的接觸疲勞強度 大齒輪的接觸疲勞強度 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (3.4) 查表得接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率，安全系數(shù) （3.5） 小齒輪的分度圓直徑 (3.6) 計算圓周速度v 計算齒寬b及模數(shù) 齒高 寬高比 查表得使用系數(shù)，8級精度 查表得得 則縱向重合度 查表得，， 則載荷系數(shù) 則校合分度圓直徑 計算模數(shù) 齒跟彎曲強度設(shè)計 動載系數(shù) 縱向重合度 查表得螺旋角影響系數(shù) 則當(dāng)量齒數(shù) 查表得取齒型系數(shù)得 查表得應(yīng)力校合系數(shù) 計算大小齒輪的 查表得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 查表得取疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù) 則 小齒輪 大齒輪 大齒輪的數(shù)值大 則設(shè)計模數(shù) 對計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒跟彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，為了符合兩者取，就可以滿足強度，但為了同是滿足強度，取分度圓直徑 則 取，則取 則中心距 按圓整后的中心距修正螺旋角 變化不大不需要修改，則大齒輪的分度圓直徑為 (6)齒輪幾何要素的尺寸計算 查表得得 大齒輪的齒頂圓直徑為 大齒輪的齒根圓直徑為 小齒輪的齒頂圓直徑為 小齒輪的齒根圓直徑為 則小齒輪的寬度為 取 大齒輪的寬度為 （7）小齒輪的具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-2 圖3-2 小齒輪零件圖 II級齒輪傳動設(shè)計 (1)傳動比的分配 (2)功率和轉(zhuǎn)速的計算 由設(shè)計要求可得齒輪的轉(zhuǎn)速不高，故選擇八級精度。 (3)齒輪材料的選擇 選擇小齒輪的材料為40Cr，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45號鋼，硬度為240HBS，兩者相差40HBS (4)齒數(shù)的選擇 初選小齒輪的齒數(shù)為則大齒輪的齒數(shù) 取 (5)齒輪具體的設(shè)計 初選螺旋角，載荷系數(shù)， 查表得選齒寬系數(shù)， 查表得選區(qū)域系數(shù)。 查表得材料的彈性影響系數(shù) 查表得得 小齒輪的轉(zhuǎn)距 查表得得小齒輪的接觸疲勞強度 大齒輪的接觸疲勞強度 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得取接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率，安全系數(shù)由式10-12得 由式得小齒輪的分度圓直徑 計算圓周速度V 計算齒寬不b及模數(shù) 齒高 寬高比 查表得使用系數(shù)，8級精度 查表得得 則縱向重合度 查表得，， 則載荷系數(shù) 則校合分度圓直徑 計算模數(shù) 齒跟彎曲強度設(shè)計 動載系數(shù) 由縱向重合度 查表得螺旋角影響系數(shù) 則當(dāng)量齒數(shù) 查表得取齒型系數(shù)得 查取應(yīng)力校合系數(shù) 計算大小齒輪的 查表得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 查表得疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù) 小齒輪 大齒輪 大齒輪的數(shù)值大 則設(shè)計模數(shù) 對計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒跟彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，為了符合兩者取，就可以滿足強度，但為了同是滿足強度，取分度圓直徑 則 取，則取 則中心距 按圓整后的中心距修正螺旋角 變化不大不需要修改，則大齒輪的分度圓直徑為 (6)齒輪幾何要素的尺寸計算 查表得 大齒輪的齒頂圓直徑為 大齒輪的齒根圓直徑為 小齒輪的齒頂圓直徑為 小齒輪的齒根圓直徑為 則小齒輪的寬度為 取 大齒輪的寬度為 3.1.3減速器軸計算及軸承選擇 1、減速器軸徑的計算 軸徑的初算 （3.7） 其中P為軸所傳遞的功率,n為軸的轉(zhuǎn)速,C可由《機械設(shè)計課程設(shè)計》P18表3-1得出,本次設(shè)計取。 抽油機長期連續(xù)工作，減速器作為動力輸出，所以對減速器軸的要求較高查表選軸的材料為20Cr，許用彎曲應(yīng)力，剪切疲勞極限彎曲疲勞極限屈服強度極限抗拉強度極限硬度56～62HBS 由, 由, 由, 2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸的計算 根據(jù)前面帶輪的寬度，減速器軸的寬度及軸承端蓋厚度，及各部分間隙可算得減速器一軸的長度。 由計算的，取與減速器相連軸的直徑為d=42mm，為了滿足軸向定位要求需要制出一軸肩查表可得r=1.6mm,取安裝軸處的直徑d=50mm，為了滿足軸向定位要求需要制出一軸肩查表可得r=1.6mm，則此時軸的直徑為d=56mm為了方便定位在齒輪安裝處需設(shè)計一軸肩查表得r=2mm，則安裝齒輪處的直徑降為d=56mm，同樣在安裝軸承處設(shè)軸肩的高度r=1.6，安裝軸處的直徑降為d=50mm具體設(shè)計如圖3-3 圖3-3 減速器一軸零件圖 同樣的方法可設(shè)計的軸二的具體尺寸和結(jié)構(gòu)如如圖3-4： 圖3-4 減速器二軸零件圖 3、軸承的選取 本次設(shè)計采用滾動軸承，滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的?；窘Y(jié)構(gòu)分為四部分：1、內(nèi)圈2、外圈3、滾動體4、保持架。 由設(shè)計可知減速器軸承既承受軸向力，又承受徑向力。查表得選擇圓錐滾子軸承機構(gòu)代號30000， 由軸一支撐處的直徑選一軸選擇軸承代號30210小徑大徑寬 由軸二支撐處的直徑選二軸的軸承型號為30216小徑大徑寬 由軸三支撐處的直徑選三軸的軸承型號為30228小徑大徑寬。 4、鍵的選擇 本次設(shè)計減速器所使用的鍵全部選用平鍵，由設(shè)計圖可得軸一安裝齒輪處的直徑d=56mm，查表可得鍵的基本尺寸b=16mm，h=10mm，選長度L=125mm.安裝帶輪處軸的直徑為d=42mm，查表可得鍵的基本尺寸b=12mm，h=8mm，選長度L=110mm。軸二安裝齒輪處的軸徑均為d=86mm，查表可得鍵的基本尺寸b=25mm，h=14mm，選長度分別為L=160mm，L=90mm。 3.1.4減速器軸的校核 減速器軸的校核，減速器共有三軸，我們著重對一軸進(jìn)行校核。 1、軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的計算 由上面的計算可知 軸上的功率，轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 2、齒輪上作用力的計算 由上面的計算可知齒輪的分度圓直徑 則有, ， 式中， 3、軸的尺寸設(shè)計如上面 4、軸上載荷的計算 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩中可以看出C截面為軸的危險面現(xiàn)在將C處的數(shù)據(jù)列于表3.1： 表3-1 載 荷 水平面 垂直面 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 5、校核軸的強度 軸單向轉(zhuǎn)動扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取 查表得 其中W可查表得到 查表15-1得 因此軸是安全的。 3.2四桿機構(gòu)設(shè)計 3.2.1四桿機構(gòu)尺寸計算 1、曲柄連桿機構(gòu)的條件 查表得曲柄連桿機構(gòu)則桿長條件如下： (1)組成周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。 (2)最短桿長度+最長桿長度其余兩桿的長度之和。 取曲柄的長度為L1=500mm，出設(shè)計其它的尺寸如圖3-5： 圖3-5 2、轉(zhuǎn)角的計算 如上圖所示 L1為曲柄原動件，S2C,S2D分別為搖桿L3的兩個極限位置 出選擇各個參數(shù)如圖 當(dāng)四桿機構(gòu)的L1,L2處在同一直線及S1BD在同一直線時 則根據(jù)余弦公式 其中a ，b為相鄰的邊 則有 當(dāng)四桿機構(gòu)L1,L2重合時及AS1C在同一直線時 則有 則曲桿L3的轉(zhuǎn)角 初選轉(zhuǎn)角，如最后有不合適的地方，稍加以調(diào)整 3.2.2曲柄的設(shè)計 由上面計算可得減速器三軸的直徑為d=136.14mm取d=140mm曲柄的長度為L=500mm,選曲柄的材料為Q235A,具體結(jié)構(gòu)和尺寸如如圖3-6 圖3-6 曲柄零件圖 3.2.3連桿的設(shè)計 選連桿的材料為Q235A，具體的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-7 圖3-7連桿零件圖 4 桁架和底座設(shè)計 4.1底座設(shè)計 1、材料選擇 底座一面固定在地面上，另一面是固定減速器和桁架的，通過底座來確保減速器與電機、桁架之間的距離，從而確定整個系統(tǒng)的運行。 所以底座的結(jié)構(gòu)和所選的材料對整個系統(tǒng)是非常重要的。查表得選底座的材料為Q235的等邊角鋼和槽鋼構(gòu)成角鋼號數(shù)10，厚度為d=12mm寬度為b=100mm，取槽鋼的型號為20a高度H=200mm寬度b=70mm，根據(jù)前面減速器的寬度及長度,四桿機構(gòu)可計算得底座的具體尺寸。 2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計 設(shè)計圖4.1 底座零件圖 圖4-1底座 4.2桁架設(shè)計 1、材料選擇 桁架固定在底座上。保證減速器與四桿機構(gòu)、四桿機構(gòu)與天輪、天輪與滑輪的尺寸，幾乎支撐整個系統(tǒng)的重量。本次設(shè)計桁架由不同的角鋼焊接而成。查表得選角鋼規(guī)格表分別選取桁架的材料Q235號角鋼，角鋼號數(shù)分別為11、18、16具體尺寸如下： 12號鋼尺寸， 16號鋼尺寸， 18號鋼尺寸， 20號鋼尺寸。 根據(jù)曲柄連桿機、鋼絲繩結(jié)構(gòu)設(shè)計以及底座的尺寸得桁架的結(jié)構(gòu)和尺寸如下 2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計 設(shè)計圖如圖4-2 圖4-2桁架零件圖 4.3 桁架懸出部分的強度校核 我國近幾年現(xiàn)場使用的抽油機懸點載荷能力多為8O～120kN，本次設(shè)計為100KN.現(xiàn)在對懸架進(jìn)行校核。受力簡化圖如圖4.3所示： 圖4.3懸架的校核 1． 受力分析 在水平方向有： 在豎直方向有： 聯(lián)合方程可得 2． 懸架進(jìn)行校核 選擇角鋼的得材料為Q235查表得角鋼的許用應(yīng)力，截面面積 （4.1） 故此懸架架是安全的。 4.4鏈輪傳動裝置設(shè)計 4.4.1材料的選擇 鏈輪機構(gòu)是將四桿機構(gòu)和天輪連接器來的重要部件，同時也是將四桿機構(gòu)所傳遞動力通過鋼絲鏈條傳送給小鏈輪，從而完成整個系統(tǒng)的運作。鏈輪為傳遞動力的重要部件，對材料的要求較高。 小鏈輪為主動輪，查表得選小鏈輪的材料為20Cr，熱處理的方式滲碳、淬火、回火，處理后硬度50～60HBC,齒數(shù) 大鏈輪為從動輪選擇材料為Q235,熱處理的方式焊接后退火,熱處理后的硬度為140HBS 4.4.2齒數(shù)的確定 已知傳遞的功率不大由查表得選擇滾子鏈, 鏈速最大的傳動比 本次設(shè)計取因為小鏈輪的齒數(shù),取則 大鏈輪的齒數(shù) 由四桿機構(gòu)可得大輪的相對轉(zhuǎn)速 則小鏈輪的速度為 4.4.3當(dāng)量的單排鏈的計算功率 （4.2） 查表得 ， 選擇三排鏈則 4.4.4鏈條的型號和節(jié)距的確定 根據(jù)和小鏈輪的轉(zhuǎn)速查表得選擇鏈的型號40A 查表可得鏈條的節(jié)距，滾子直徑 排距，則可得鏈輪的寬度為 4.4.5中心距、鏈節(jié)數(shù)的計算 （4.3） 為了使結(jié)構(gòu)緊湊，本次設(shè)計取中心距 （4.4） 為了使得鏈條的過渡鏈接，將圓整為 （4.5） 查表得則鏈傳動的最大中心距 4.4.6鏈輪各個尺寸的計算 小鏈輪的尺寸 查表可得 分度圓直徑 （4.6） 齒頂圓直徑 （4.7） 齒根圓直徑 （4.8） 同理的大鏈輪的尺寸參數(shù) 分度圓直徑， 齒頂圓直徑， 齒根圓直徑 4.4.7具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖 小鏈輪圖如如圖3.9所示 . 圖4-4 小鏈輪零件圖 大鏈輪圖如圖4-5 圖4-5 大鏈輪零件圖 4.5滑輪設(shè)計 4.5.1滑輪設(shè)計 1、材料的選擇 選擇滑輪的材料為HT250 2、滑輪的具體設(shè)計 取滑輪的直徑 3、滑輪軸承的選取 由結(jié)構(gòu)可得滑倫軸承主要承受軸向力，所以我們也選深溝球軸承,由《機械設(shè)計》P309表13-1得結(jié)構(gòu)代號為60000，選軸承的型號為6036內(nèi)徑外徑寬, 4、滑輪軸的設(shè)計 本次設(shè)計采用軸輪連體式，具體的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖4-6 圖4-6 滑輪零件圖 4.6支承座設(shè)計 支承座分為上下兩個部，主要是用來支撐軸承。本次設(shè)計共有三處使用：1、四桿機構(gòu)處支撐大鏈輪2、桁架上支撐天輪處3、懸架支撐滑輪處。 4.6.1材料的選取 因為支承座支撐軸承,故選擇支承座的材料為HT200，桁架兩處的輪使用的軸承相同，都選軸承的型號為6036，內(nèi)徑外徑寬, 4.6.2具體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計 由上面軸承的選擇可得出支撐座的內(nèi)徑為280mm,具體的結(jié)構(gòu)和尺寸如設(shè)計如圖4-7,4-8所示， 支承座上 圖4-7 軸承座上 支承座下 圖4-8 軸承座下 4.7增設(shè)失載保護(hù)裝置 為了防止光桿或鋼絲繩斷裂而引起重達(dá)6t的往返架主體突然下落，進(jìn)而撞擊破壞機架，設(shè)計了電磁式失載保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生失載時，主電源即自動切斷使重錘下落，實施剎車。待故障處理后，按下控制箱內(nèi)的復(fù)位按鈕，使重錘復(fù)位。 4.8改善潤滑系統(tǒng) 潤滑不充分是造成機器零部件過早磨損的主要原因。鏈條抽油機原有的潤滑系統(tǒng)不能對換向機構(gòu)實施潤滑，致使換向機構(gòu)早期磨損，并產(chǎn)生換向噪音，甚至影響換向機構(gòu)正常運轉(zhuǎn)。為此，重新設(shè)計潤滑系統(tǒng)，增加對換向機構(gòu)及導(dǎo)軌的潤滑，可明顯減輕機件的磨損，降低換向噪音，從而提高了整機的使用壽命 4.9氣平衡改為重力平衡 氣平衡系統(tǒng)由于受磨損、漏氣及其他因素的影響，使抽油機經(jīng)常于不平衡狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整機過早損壞和可靠性變差。鑒于目前油田待修理的鏈條抽油機數(shù)量較多的狀況，先從平衡原理上進(jìn)行改進(jìn)，采用較可靠的重力平衡代替氣平衡，去掉平衡缸、平衡鏈輪和空氣包，加固往返架主體，配掛放置平衡塊的配重箱，最大平衡重達(dá)6500kg。根據(jù)懸點載荷的不同，選擇相應(yīng)的重力平衡。 小結(jié) 1.本次設(shè)計利用增大轉(zhuǎn)角機構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機的設(shè)計，從而達(dá)到整機結(jié)構(gòu)合理、懸點載荷大、沖程長、沖次少，減速機輸出扭矩小，重量輕。 2.動力傳動系統(tǒng)帶動鏈輪傳動裝置往復(fù)運動，同時復(fù)動增距滑輪組隨之往復(fù)運動，利用鏈輪輪組的增倍原理和動力傳動系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)動增距動力消耗與同類機型相比降低10%。 3.維護(hù)使用方便，滿足抽油機一年365天連續(xù)工作的目的,結(jié)合實際解決具體生產(chǎn)或社會實際問題。 4.通過重力平衡機構(gòu)可以使抽油桿在抽油和下行的過程中更加節(jié)省發(fā)動機的動力消耗。 5.增加了過載保護(hù)，使得對抽油桿拉繩的突然斷裂有了很好的防御方法。 6.由于此次是本人第一次設(shè)計，所以因資歷尚淺帶來的一些技術(shù)性問題可能沒有察覺，該設(shè)計的存在的問題我會不斷地對其進(jìn)行完善。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計論文是在我的指導(dǎo)老師廖結(jié)安老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的教學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。正是由于廖結(jié)安老師的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。廖結(jié)安老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想上給我以廣泛點播，在此謹(jǐn)向廖結(jié)安老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心情久久難以平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，是你們默默奉獻(xiàn)養(yǎng)育了我，謝謝你們! 再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！祝你們工作順利，萬事大吉。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴 ，紀(jì)名剛.機械設(shè)計.第八版.高等教育出版設(shè).2006.5 [2]何銘新 ，錢可強.機械制圖.第五版.高等教育出版社.2005.4 [3]陸玉.機械設(shè)計課程設(shè)計.第四版.機械工業(yè)出版社. 2008.6 [4]孫桓 ，陳作模 ，葛文杰.機械原理 .第七版. 高等教育出版社. 2006.5 [5]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)(I).第六版.高等教育出版2002.8 [6]白象忠.材料力學(xué).科學(xué)出版社.2007.2 [7] 范欽珊 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