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Design of API Series Pumping Unit
Model：RM912D-427-144
Student: lijingjing ，The College of Mechanical Engineering
Supervisor: Guo dengming，The College of Mechanical Engineering
【Abstract】The pumping units are one of important parts in exploitation equipments。Driving by the pumping units, the other equipments are running in order to achieve the mechanized exploitation of the oil well 。The unusual sharp beam-pumping unit is developed from the conventional beam-pumping units by the modification of crank and the optimization of size。 In this article, working routine and power-saving technology of the unusual sharp beam-pumping units will be introduced and the designing procedure, First，serial geometric calculation movement calculation and dynamic calculation of 4-bar rod of pump unit were finished accord to known design data and design standard to express law of motion of this kind of equipment。Second，process parameter was computed intensity of essential parts was checked and the selection of correlating equipments, such as electro-motor and reducing gearbox, sum up the characteristic in the performance. The end, working condition was analyzed and sketch was designed。In the middle of produce ,Excel was used to edit computational program。
【Key words】Unusual sharp beam-pumping units Crank Strength
Characteristic
長(zhǎng)江大學(xué)
機(jī)械工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯資料
題 目：API偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：李晶晶
學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)：機(jī)械1033班
指導(dǎo)教師：郭登明
輔導(dǎo)教師：郭登明
時(shí) 間：2007-4-1
長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教研室
社會(huì)石油工程39800
關(guān)于桿式抽油泵中紊流摩擦的預(yù)測(cè)
美國(guó)塔爾薩社會(huì)石油工程成員J.Xu, S.A.Shirazi, Z.Schmidt和R.N.Biais及Doty博士。
社會(huì)石油工程成員1998年著
這篇文章是通過(guò)一個(gè)作者簡(jiǎn)述的社會(huì)石油工程計(jì)劃選擇二疊紀(jì)?，F(xiàn)在，社會(huì)石油工程成員還沒有回顧、作者還沒有修正文章的內(nèi)容?，F(xiàn)在這份材料沒有必要細(xì)想任何社會(huì)石油工程成員，辦公室成員或職員的地位。也許現(xiàn)在社會(huì)石油工程編輯在公開回去社會(huì)石油工程會(huì)議。禁止電子再現(xiàn)，分類或?yàn)樯虡I(yè)目的不顧社會(huì)石油工程成員所寫內(nèi)容精簡(jiǎn)這篇文章的任何部分。允許復(fù)印，但不允許縊離300個(gè)詞語(yǔ)。圖表可能不能夠復(fù)制。摘要必須包括出自哪里和作者姓名的著作。社會(huì)石油工程P.O.,BOX833836,Richardson,TX75083-3836,傳真：972-952-9435
簡(jiǎn)介
有桿抽油泵中摩擦力對(duì)檢測(cè)和分析有桿泵系統(tǒng)裝置有重大影響，該摩擦力是由活塞桿在流體中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的?，F(xiàn)在有關(guān)管道中流量的研究都受到包含運(yùn)動(dòng)桿和聯(lián)軸對(duì)層流平流的限制。由于低黏度流體和桿周圍的聯(lián)結(jié)使流體呈渦流狀，所以在近期的研究中關(guān)于靜止管壁和運(yùn)動(dòng)桿/聯(lián)軸環(huán)形區(qū)域，簡(jiǎn)易模塊使用混合長(zhǎng)度方法相比流體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算編碼計(jì)算效率更高，流體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算編碼使用模型標(biāo)準(zhǔn)去檢測(cè)有運(yùn)動(dòng)桿和聯(lián)結(jié)環(huán)面的紊流摩擦系數(shù)，簡(jiǎn)化模型已發(fā)展到可去檢測(cè)帶有運(yùn)動(dòng)桿環(huán)面的紊流摩擦系數(shù)，這些模型結(jié)果彼此進(jìn)行比較后得到有用數(shù)據(jù)，另外，在桿/聯(lián)軸和流體間的摩擦系數(shù)按照以下4個(gè)參數(shù)可以描述為桿與管道半徑的比值，聯(lián)軸與管道半徑的比值流體的雷諾值和相對(duì)桿的速度。
緒論
有桿泵體系早已有歷史記錄，在最有名和最有影響力的石油開采中的人工舉升方法，直到20世紀(jì)50年代末，在動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型方面才做出了足夠努力并并取得了發(fā)展，該模型能夠在檢測(cè)有桿泵系統(tǒng)的性能中得到使用，先前的努力仍受到桿和流體的動(dòng)態(tài)限制，流體的動(dòng)態(tài)性不僅對(duì)層狀流體有限制，而且受到臆測(cè)著的嚴(yán)格把握，紊流的粘性摩擦和庫(kù)侖摩擦都在先前的研究中被忽略。
在泵作用和低黏度流體的共同作用下，在管道系統(tǒng)和桿共同組成的環(huán)面中的流體是十分紊亂的（尤其是在泵作用系統(tǒng)中桿速度最大部分）。當(dāng)然，聯(lián)軸分布沿桿部分增加液體或氣體的紊亂。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的跡象和和理論的分析表明紊流的粘性摩擦在有桿中分布式的摩擦與桿的聯(lián)軸是薄片狀摩擦的幾倍。因而，有必要說(shuō)明桿式抽油泵系統(tǒng)的紊流摩擦模型在設(shè)計(jì)和方針?lè)矫娴膯?wèn)題。
在當(dāng)今的工作中，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是用來(lái)分析管道系統(tǒng)和桿共同組成的環(huán)面中的紊流體問(wèn)題。這個(gè)方法被用來(lái)預(yù)測(cè)桿、管道系統(tǒng)和聯(lián)軸的摩擦系數(shù)。另外，一個(gè)簡(jiǎn)化的模型被用來(lái)預(yù)測(cè)桿和管道系統(tǒng)中的摩擦系數(shù)。
數(shù)學(xué)模型
圖1闡述一個(gè)由固定環(huán)形系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)桿和聯(lián)軸組成的環(huán)形區(qū)域的示意圖。桿和聯(lián)軸貫穿上部和下部，而流體主要流過(guò)上部。因此，在環(huán)面中的流體是自然復(fù)雜并且瞬時(shí)的。如同上述，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)可以被用來(lái)預(yù)測(cè)流體瞬時(shí)的液壓，但是計(jì)算很容易和現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的性能完全混淆，所以，一些簡(jiǎn)單的設(shè)想用于發(fā)展對(duì)分析流體有效的解決方法。例如，假設(shè)流體既不以恒速向上或向下運(yùn)動(dòng)。這種假設(shè)非常簡(jiǎn)化計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法并促進(jìn)了簡(jiǎn)化模型的發(fā)展。
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法用于驗(yàn)證簡(jiǎn)化模型的建議，同時(shí)用于評(píng)價(jià)連接桿因外形復(fù)雜而很困難完成的幾何分析法的影響。由于驗(yàn)證數(shù)據(jù)與這相關(guān)問(wèn)題都被限制，僅僅就是在這些特殊的情況可用，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)使用的工具固定桿可提供低成本的可靠分析。
簡(jiǎn)化方法和綜合的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)都被認(rèn)為是種突破。
綜合計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法
現(xiàn)今研究把商業(yè)中有用的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)編碼稱為，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)編碼解決特殊領(lǐng)域中的調(diào)節(jié)流體平衡，流體在環(huán)形系統(tǒng)中形成紊流，需要紊流模型去檢測(cè)流體區(qū)域。有些紊流模型可用于包括標(biāo)準(zhǔn)模型、低雷諾值的模型、RNG模型和雷諾壓力模型。當(dāng)今工作標(biāo)準(zhǔn)模型和低雷諾值翻譯模型都被用來(lái)解決紊流或旋渦粘性。標(biāo)準(zhǔn)紊流模型使用動(dòng)力學(xué)的能量k和它的消散比ε是有效的，而且被用來(lái)解決許多工程問(wèn)題和復(fù)雜的幾何問(wèn)題。良種紊流模型都可以用來(lái)預(yù)測(cè)在移動(dòng)桿和聯(lián)合所組成的復(fù)雜的幾何圖形所在的幾何區(qū)域中的紊流問(wèn)題。低雷諾值紊流模型與紊流模型相比要求更多的格子要點(diǎn)，而且效率更低。因此，低雷諾值紊流模型被應(yīng)用在這里僅僅是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型結(jié)果的精確性。
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)編碼可以產(chǎn)生用數(shù)字表示的解決方法解決許多流體問(wèn)題。為了保證數(shù)據(jù)的好的收斂性和格子不受約束的解決方法，應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)編碼是該十分小心的。有效的模擬標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)模擬預(yù)測(cè)和已知的文獻(xiàn)（例如流體和管道流體）得到的實(shí)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較容易掌握。
流體環(huán)面是軸對(duì)稱的，兩個(gè)空間的格子用來(lái)仿真。簡(jiǎn)單的說(shuō)，只考慮兩個(gè)虛擬模型的連接。圖2表述流體范圍和格子的示意性在模擬中被考慮進(jìn)去。例如一個(gè)模擬情況的桿和聯(lián)軸的尺寸如下：
桿長(zhǎng)=25cm
桿半徑=0.011cm
管道半徑=0.031cm
聯(lián)軸半徑=0.023cm
在指定邊界的情況下，簡(jiǎn)言之，管道系統(tǒng)被認(rèn)為是運(yùn)動(dòng)的桿而聯(lián)軸認(rèn)為是靜止的，流體的流速（或物體的速度）在指定范圍內(nèi)。
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法用于計(jì)算平均管壁的剪切力和不同桿速的壓力變化、環(huán)面幾何學(xué)、聯(lián)軸尺寸流體雷諾值。
為了獲得有用數(shù)據(jù)的集中和獨(dú)立網(wǎng)格的解決方法，殘余數(shù)據(jù)，所以所有變化都要小于，另外，作為第一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)在管壁附近，管道大于30，由于標(biāo)準(zhǔn)法選擇5到20統(tǒng)一的交叉網(wǎng)格和150到200不統(tǒng)一的網(wǎng)格半徑方向作為低雷諾值方法，軸向長(zhǎng)度取管道直徑的200倍（在里面充分發(fā)展水力流動(dòng)的環(huán)境）。使用這些數(shù)字化條件將導(dǎo)致在使用不同的網(wǎng)格空間所獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果和使用不同的紊流模型方法檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果沒有評(píng)估差異。
簡(jiǎn)化模型
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法是合理靈活多變的，但他要求廣泛的計(jì)算做支持。為了工程設(shè)計(jì)更有效的方法被采納。
一些工作存在于與我們目標(biāo)相關(guān)的文獻(xiàn)中，經(jīng)驗(yàn)的綜合為摩擦因素從特定的運(yùn)動(dòng)桿和聯(lián)軸的薄片狀流體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到發(fā)展，Shigechi（史戈赤）發(fā)表了有關(guān)在鐵路軌道中紊流和熱傳遞的分析解決方案，通過(guò)Van Driest (梵.得瑞斯特)使用修改的混合長(zhǎng)度原始的紊流模型的建議。這個(gè)模型從基本的理論原理方面被發(fā)展，他還能應(yīng)用于解決一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型的桿式泵中的摩擦因數(shù)。
模型的基本方程起源于簡(jiǎn)化的平均時(shí)間Navier Stokes(耐維斯籌克斯)方程和假設(shè)渦流粘性。一個(gè)簡(jiǎn)單修改過(guò)的混合長(zhǎng)度模型用于渦流流體，這個(gè)模型要求分配渦流的動(dòng)力擴(kuò)散率或者渦流粘性，速度v。方法是分配渦流粘性然后計(jì)算側(cè)面的速度和管壁的剪切力就像管道中或者同中心的環(huán)形區(qū)中充滿流體。但像這樣先前的努力就像Shigechi et al（史戈赤）et al模型依靠一側(cè)面的速度的假設(shè)造成一個(gè)0剪切力的粗糙的中段在管道與桿之間。這樣的設(shè)想有效僅僅決定于軸向流體壓力變化是否足夠大或者桿的速度是否相對(duì)的小。在桿式泵系統(tǒng)中，要求流體要求流體壓力變化慢是可能的但桿的速度卻很高，這樣的條件可能要求產(chǎn)生流體速度的側(cè)面有個(gè)變形點(diǎn)（例如不是沒有剪切力）而不是速度的側(cè)面有個(gè)最小值（例如剪切力為0），這些條件可能導(dǎo)致先前的方法失敗。出于這種考慮，一種新方法就是基于使用特定區(qū)域最小剪切力能使速度分布圖有個(gè)變形點(diǎn)。這種方法可以用于克服在環(huán)形區(qū)域中所有可能產(chǎn)生速度分布的流體。作為一種新方法，當(dāng)這個(gè)最小剪切力接近0時(shí)，速度分布圖將產(chǎn)生一最小值（例如剪切力為0），這種方法與現(xiàn)在和以前的方法都一致。
一些簡(jiǎn)化的設(shè)想被應(yīng)用就是為了發(fā)展簡(jiǎn)化模型，例如桿的聯(lián)軸沒有包含在內(nèi)。在摩擦系數(shù)中桿的聯(lián)軸的影響的評(píng)價(jià)通過(guò)使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬。簡(jiǎn)言之，這些假設(shè)應(yīng)用于簡(jiǎn)化模型結(jié)構(gòu)如下所述：
1管道和運(yùn)動(dòng)桿都是同中心和圓柱坐標(biāo)代替幾何學(xué)。
2管道和桿的表面都是光滑的。
3環(huán)形區(qū)域的流體是完全的紊流流體。
4流體所在的環(huán)境是穩(wěn)定的。
5流體的物理特性包括一個(gè)不可壓縮的具有持續(xù)的物理理論的牛頓流體。
6用流體剪切壓力或一個(gè)最小化的剪切壓力可以將管道系統(tǒng)和桿組成的環(huán)形區(qū)域分成里面和外面的區(qū)域。
7為簡(jiǎn)化起見，所有的系數(shù)都源自于無(wú)量綱形式。
上面的一些假設(shè)，1，2，3，4和5也被用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真。
精確發(fā)展了的、空間的、結(jié)合的、平均時(shí)間的模型，Navier Stokes(耐維斯籌克斯)公式可以寫成：
…………(1a)
通過(guò)介紹旋渦擴(kuò)散率動(dòng)力的無(wú)量綱的形式的公式是：
…………(1b)
式中定義值j=0符合外部流體區(qū)域，j=1符合內(nèi)部流體區(qū)域。圖3闡述了物體內(nèi)部和外部區(qū)域位置。
無(wú)量綱的剪切力在等式（1b），能表述為根據(jù)管壁剪切力和變化剪切力，，在內(nèi)部和外部流體區(qū)域之間加一簡(jiǎn)單的平衡力如圖4所示：
……(2)
式中定義值j=0（外部流體區(qū)域）用—表示，j=1（內(nèi)部流體區(qū)域）用+表示。
管道表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，桿表面和流體都影響紊流的發(fā)展，但不同情形在內(nèi)部和外部會(huì)有不同的反應(yīng)，如果軸向力傾斜度相對(duì)桿的運(yùn)動(dòng)足夠大，則速度分布就是最小值（相當(dāng)于沒有剪切力）在內(nèi)部和外部流體區(qū)域相互轉(zhuǎn)換。另一方面，軸向流體壓力傾斜度相對(duì)桿的運(yùn)動(dòng)足夠小，而流體速度分布變化適合于創(chuàng)造一個(gè)變形點(diǎn)在內(nèi)部和外部流體區(qū)域相互轉(zhuǎn)換處，（相當(dāng)于最小剪切力）。所以改變剪切力與0相當(dāng)時(shí)：
…………（3）
改變剪切力最小時(shí)：
…………（4）
同樣，當(dāng)j=0（外部流體區(qū)域）用—表示，j=1（內(nèi)部流體區(qū)域）用+表示。
渦流擴(kuò)散率動(dòng)力
為了給渦流擴(kuò)散率動(dòng)力發(fā)展為一表達(dá)式，Van Driest (梵.得瑞斯特)模型被應(yīng)用于亞表層和瑞查得（Reichardt）模型被應(yīng)用于全面發(fā)展的紊流層。亞表層和全面發(fā)展的紊流層的物理位置見圖4所示，渦流擴(kuò)散率動(dòng)力的方程式在亞表層為：
……….(5)
這個(gè)公式適用于時(shí)，
渦流擴(kuò)散率動(dòng)力的方程式在全面發(fā)展的紊流層為：
…………（6）
這個(gè)公式適用于時(shí)。
邊界情況的方程式（1b）:
無(wú)量綱的速度相當(dāng)于桿在內(nèi)壁和固定管道在外壁：
…………(7)
連續(xù)條件。流體模型作為精確的描述將流體通道劃分為兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域：一個(gè)外部區(qū)域紊流中的機(jī)械裝置非常相似在那有個(gè)圓形管，一個(gè)內(nèi)部區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)面速度不再有根據(jù)》模型假設(shè)渦流擴(kuò)散側(cè)面都是在內(nèi)部和外部流體區(qū)域連續(xù)的變換。所以梵.卡門（Van Karman）常數(shù)值在內(nèi)部區(qū)域時(shí)應(yīng)該重新計(jì)算。為了保證渦流擴(kuò)散持續(xù)在過(guò)度位置（）：
…………(8)
式中梵.卡門（Van Karman）常數(shù)在外部區(qū)域假設(shè)為
其他的變化，就像速度和剪切力通過(guò)過(guò)度期的特定區(qū)域都應(yīng)保持連續(xù)性（）。因而，為了完善模型就需要下面的公式。與無(wú)量綱的剪切壓力相應(yīng)的零點(diǎn)剪切壓力模型是：
…………(9)
與無(wú)量綱的剪切壓力相應(yīng)的最小化剪切壓力模型是：
…………(10)
流體速率連續(xù)性公式是：
…………(11)
然后，通過(guò)同時(shí)地解決公式（1b）和（11）可以掌握速率和剪切壓力的分配。雷諾茲數(shù)字被定義為：雷諾編碼和摩擦因數(shù)
詳細(xì)說(shuō)明雷諾茲數(shù)
…………(12)
使用精確的平均流體速度和介紹我們的無(wú)量綱參數(shù)，上面的公式可以寫成如下形式：
………(13)
摩擦系數(shù)被定義為：
…………(14)
通過(guò)掌握公式（14）和一個(gè)力平衡可以完成一個(gè)無(wú)量綱的形式摩擦系數(shù)：
…………(15)
當(dāng)無(wú)量綱的半徑比率被靈活的解決之后，與桿和管道系統(tǒng)相應(yīng)的摩擦系數(shù)將可以被計(jì)算：
…………(16)
上式中“+/-”符號(hào)在剪切力為0的模型情況下為正，在剪切力為最小值的模型時(shí)為負(fù)。
方程（11）和（13）用于解決無(wú)量綱變量。將方程（2）和（10）代入方程（1b），方程（1b）可用西樸深（Simpon）的方法 迭代法求解，去獲取速度分布圖。剪切力分布和3個(gè)參數(shù)取不同值時(shí)，考慮兩種情況的典型結(jié)果的摩擦系數(shù)。
因?yàn)楸砻娲植诙仍谠撗芯恐袥]有被考慮，所以在桿/聯(lián)軸和流體間的紊流摩擦系數(shù)能用以下四個(gè)參數(shù)表示：相對(duì)桿速，桿與管道半徑比，聯(lián)軸與管道半徑比和流量雷諾值Re。
結(jié)果
許多不同情況都是使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法和簡(jiǎn)化模型法去獲取結(jié)果。通過(guò)簡(jiǎn)化模型，摩擦系數(shù)都用方程（15），（16）計(jì)算。桿和管道的摩擦系數(shù)都基于平均剪切力的分布，用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法得到。流體動(dòng)力學(xué)的方法獲得的結(jié)果靠改變流量雷諾值，相對(duì)桿速，上下沖程范圍和兩個(gè)不同桿，聯(lián)軸和管道的幾何尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。所有模擬結(jié)果都列在表格1中。
桿、聯(lián)軸和管道的層流平流和紊流的摩擦系數(shù)也同樣可用以下四個(gè)參數(shù)來(lái)表示。相對(duì)桿速，桿與管道半徑比，聯(lián)軸與管道半徑比和流量雷諾值Re（表面粗糙度不考慮）。聯(lián)軸的摩擦系數(shù)計(jì)算基于作用在聯(lián)軸上的作用力（或壓力）的比例關(guān)系
…………(17)
使用簡(jiǎn)化模型檢測(cè)
情況（1）：圖5表示在環(huán)形區(qū)域內(nèi)不同桿速檢測(cè)到的速度分布。無(wú)論桿速下降還是流量下降或者桿的向上速度相對(duì)流體的向上速度不足夠大，那樣剪切力為0的模型是有根據(jù)的，除此之外情形，速度分布檢測(cè)在圖5中有個(gè)最大值相當(dāng)于剪切力為0，在這些情況下，流體速度分布不再顯示桿與管道間的最大值，取而代之，出現(xiàn)了一個(gè)變形點(diǎn)，所以最小剪切力模型必須被用上了，現(xiàn)在作用在桿上的剪切力方向與運(yùn)動(dòng)桿的方向相反。
圖7表示桿與管道剪切力的比，上沖程的相對(duì)速度（），所以聯(lián)合以上情況，當(dāng)相對(duì)桿速由負(fù)值到正值的轉(zhuǎn)變時(shí)，與此同時(shí)作用在桿上的作用力下降到0（相當(dāng)于桿和流體同時(shí)運(yùn)動(dòng)的情況），然后他繼續(xù)下降成為一個(gè)負(fù)值。
簡(jiǎn)化模型檢測(cè)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)編碼的比較
有用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在于流體文獻(xiàn)中，通過(guò)環(huán)形縫隙對(duì)特殊情況的限制，相當(dāng)于靜止桿。但是對(duì)局部有效的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型使用由（Park），卡特諾（Kaetano），未里夫（Waleev），和瑞聘（Repin）收集起來(lái)的數(shù)據(jù)是可能的。簡(jiǎn)化模型和算流體動(dòng)力學(xué)編碼都進(jìn)行模擬這些數(shù)據(jù)，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)編碼和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置與用簡(jiǎn)化模型檢測(cè)桿的摩擦系數(shù)非常一致，如圖8所示。
盡管沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在類似于運(yùn)動(dòng)桿的情況，但簡(jiǎn)化模型使用混合長(zhǎng)度方法去檢測(cè)（用點(diǎn)表示）是可以比較的。圖9闡述了桿的摩擦系數(shù)，通過(guò)很多模型聚集在一起。觀察桿的摩擦系數(shù)，減小并伴隨桿的相對(duì)速度上升，在層狀流體區(qū)域所有模型的一致性非常好。在紊流區(qū)域其一致性也仍然不錯(cuò)。但是，由于相對(duì)桿速大小增加無(wú)論正負(fù)這樣一致性都會(huì)變得越來(lái)越差。
檢測(cè)趨勢(shì)
在圖10到12表示簡(jiǎn)化模型檢測(cè)的桿、管道和聯(lián)軸的摩擦系數(shù)使用混合長(zhǎng)度模型。檢測(cè)考慮雷諾值Re和桿與流體的速度比等值在一定的變化范圍內(nèi)，有時(shí)也考慮幾何尺寸比。層片狀和紊流情況都要考慮。文獻(xiàn)中摩擦系數(shù)隨雷諾值的增加和相對(duì)桿速而減小，相對(duì)桿速摩擦系數(shù)的靈敏度與聯(lián)軸比大很多，與下降桿和管道之間又小很多。
聯(lián)軸的影響
聯(lián)軸只占據(jù)了整個(gè)桿長(zhǎng)的一部分，但聯(lián)軸上每個(gè)單位長(zhǎng)度上的作用力都應(yīng)該比桿上的大。當(dāng)兩個(gè)互相沖突的影響聯(lián)合在一起時(shí)，作用在單獨(dú)聯(lián)軸上的凈作用力要比剩余桿長(zhǎng)大1~4倍。圖13闡述不同的雷諾值和相對(duì)桿速的影響，流體的壓縮和膨脹而不是粘性的影響導(dǎo)致了壓力的下降，從而使桿上摩擦力消失。
幾何尺寸的影響
桿、聯(lián)軸和管道的幾何尺寸將影響摩擦系數(shù)的檢測(cè)。為了說(shuō)明桿和兩個(gè)其他幾何尺寸考慮時(shí)的相對(duì)影響大小
情況（1）：
情況（2）：
桿尺寸出現(xiàn)的結(jié)果對(duì)桿的摩擦系數(shù)的影響見圖14。觀察發(fā)現(xiàn)桿的尺寸對(duì)桿的摩擦系數(shù)沒有影響，這個(gè)結(jié)果被認(rèn)為是由于桿和管道的絕對(duì)潔凈。
另一方面，聯(lián)軸的摩擦系數(shù)的改變實(shí)質(zhì)就是聯(lián)軸直徑的改變，直徑越大，聯(lián)軸的摩擦系數(shù)就越大?？紤]兩種聯(lián)軸尺寸不同的情況：
情況（1）：
情況（2）：
聯(lián)軸尺寸出現(xiàn)的結(jié)果對(duì)聯(lián)軸的摩擦系數(shù)的影響見圖15，觀察發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸尺寸對(duì)聯(lián)軸摩擦系數(shù)有戲劇性的影響。
管道結(jié)構(gòu)的影響
在斜井中，桿靠近管道表面是可能的。所以，管道結(jié)構(gòu)的影響有待去評(píng)價(jià)。幸運(yùn)的是，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)了這種同軸且怪異的結(jié)構(gòu)的存在。圖16論證了怪異結(jié)構(gòu)的摩擦系數(shù)在某地與同軸結(jié)構(gòu)相比時(shí)有所減小。
結(jié)論
1一個(gè)簡(jiǎn)單的紊流簡(jiǎn)化混合長(zhǎng)度模型在環(huán)形區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)桿核心得到發(fā)展。
2使用標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)對(duì)用于運(yùn)動(dòng)桿和聯(lián)軸同軸的環(huán)形區(qū)域內(nèi)紊流的研究。
3使用不同模型對(duì)摩擦系數(shù)的檢測(cè)與存在的文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全吻合。
4簡(jiǎn)化模型使用混合長(zhǎng)度方法與使用標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法一致。
5發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸的摩擦系數(shù)比桿的大1~4倍。
6桿的尺寸與桿的摩擦系數(shù)沒有多大影響。
7聯(lián)軸的尺寸對(duì)聯(lián)軸上的摩擦系數(shù)有戲劇性的影響（例如：增加聯(lián)軸與管道半徑比15%，聯(lián)軸摩擦雙倍增加）。
8桿上沖程的增加能降低紊流的動(dòng)能而摩擦系數(shù)卻增加。但桿的下沖程速度的增加摩擦系數(shù)確實(shí)實(shí)質(zhì)性的增加。
9怪異環(huán)形流體的摩擦系數(shù)比同軸的環(huán)形流體要大。
10層狀的流體和紊流的轉(zhuǎn)換沒有研究，一個(gè)實(shí)質(zhì)的解決方案就是擴(kuò)大層狀流體和紊流的摩擦系數(shù)。
術(shù)語(yǔ)
表示Van Driest（梵.得瑞斯特）常數(shù)
表示聯(lián)軸截面積（）
表示桿截面積（）
F表示桿和聯(lián)軸所有的摩擦系數(shù)
表示聯(lián)軸的摩擦系數(shù)
表示桿的摩擦系數(shù)
表示管道的摩擦系數(shù)
表示作用在聯(lián)軸上的法向壓力（板尺：cm/截面的平方）
P表示流體壓力，磅/平方米
R表示半徑，cm
Re表示雷諾值
表示無(wú)量綱半徑
表示相對(duì)桿速
表示流體的平均速度，cm/截面
表示流速量綱
表示摩擦速度，cm/截面
表示無(wú)量綱的管壁速度
表示流速，cm/截面
表示無(wú)量綱坐標(biāo)距離管壁
表示無(wú)量綱內(nèi)外區(qū)域的厚度
K表示梵卡門（van.karman）常數(shù)
表示桿與管道半徑比
表示聯(lián)軸與管道半徑比
表示無(wú)量綱亞表層的厚度
表示流體密度，波美/
V表示分子速度，/截面
表示渦流擴(kuò)散率動(dòng)力
表示剪切力，磅/平方米
下標(biāo)注解
I表示內(nèi)部區(qū)域
J表示內(nèi)部和外部流動(dòng)區(qū)域的指示器
O表示外部區(qū)域
M表示內(nèi)外部區(qū)域間的轉(zhuǎn)換
參考文獻(xiàn)
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感謝
創(chuàng)作者感謝塔爾薩大學(xué)的職員們對(duì)方案的支持，由于畢業(yè)于塔爾薩大學(xué)機(jī)械工程部的學(xué)生吉母東在流體動(dòng)力學(xué)仿真方面的幫助，創(chuàng)作者向其表示十分感謝！
沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目 名 稱：API偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì)
題 目 類 別：工程設(shè)計(jì)
院 （系）：機(jī)運(yùn)學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí)：
學(xué) 生 姓 名：張建
指 導(dǎo) 教 師：張福/教授
開題報(bào)告日期： 4月12日
API偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì)：RM912D-427-144
1、 題目來(lái)源
本題目來(lái)源于湖北省教育廳重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目“API系列偏置抽油機(jī)模塊化設(shè)計(jì)”研究項(xiàng)目的一部分。
2、研究目的和意義
本項(xiàng)目的研究目標(biāo)為：確定44種API系列偏置抽油機(jī)的機(jī)構(gòu)尺寸，對(duì)其進(jìn)行模塊化分，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出44種API系列偏置抽油機(jī)的生產(chǎn)圖樣。本設(shè)計(jì)完成其中一個(gè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
本項(xiàng)目的研究意義： 近幾年來(lái)，隨著油田開采技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)抽油機(jī)也提出了更高的要求，即深泵掛，大行程，節(jié)省能源。常規(guī)抽油機(jī)不具備上述技術(shù)要求，必須尋找新的替代產(chǎn)品。針對(duì)此問(wèn)題提出了:API系列抽油機(jī)，該抽油機(jī)是指按照美國(guó)石油學(xué)會(huì)APISPEC11E《抽油機(jī)規(guī)范》設(shè)計(jì)、制造的系列常規(guī)及便置游梁式抽油機(jī)。它是在常規(guī)型游梁抽油機(jī)的基礎(chǔ)上研制而成的，整機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便生產(chǎn)成本低及節(jié)能效果好的優(yōu)點(diǎn)。
常軌型抽油機(jī)受到四桿機(jī)構(gòu)的限制，游梁擺角不能過(guò)大，導(dǎo)致整機(jī)質(zhì)量偏重，體積偏大。偏置式游梁抽油機(jī)是在常規(guī)型抽油機(jī)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，優(yōu)化了平衡重的夾角，改變了平衡重的相位角而產(chǎn)生的一種新型的抽油機(jī)。通過(guò)平衡重在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩與懸點(diǎn)負(fù)載在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩相平衡，使抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)峰值扭矩和峰值電流都有較大幅度的降低，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
其特點(diǎn)是：①游梁采用短前臂、大擺角結(jié)構(gòu)，既能滿足沖程長(zhǎng)度要求，又可減小游粱截面面積．節(jié)省原材料。②該機(jī)在上沖程時(shí)連桿與游梁呈90工作，受力狀態(tài)好，在上沖程時(shí)．曲柄轉(zhuǎn)角大，動(dòng)載小，峰值扭短小。③采用偏置型平衡結(jié)構(gòu)．高效節(jié)能。
偏置式游梁抽油機(jī)滿足了現(xiàn)在油田的發(fā)展需求和當(dāng)代所提倡的節(jié)能型產(chǎn)品的發(fā)展要求，提高了開采效率，降低了損耗同時(shí)節(jié)約了成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益，因此它有廣闊的發(fā)展前景
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4、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
4.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：
抽油機(jī)是有桿采油系統(tǒng)的地面裝置，主要分游梁式抽油機(jī)及無(wú)游梁式抽油機(jī)兩大類。無(wú)游梁式及各類節(jié)能型抽油機(jī)，大多具有沖程長(zhǎng)、重量輕、能耗低等特點(diǎn)，但在可靠性及對(duì)野外環(huán)境的適應(yīng)性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及游梁式抽油機(jī)。API SPEC11E《抽油機(jī)規(guī)范》是美國(guó)石油學(xué)會(huì)制定的抽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)較為科學(xué)地規(guī)定了44種偏置式抽油機(jī)的基本參數(shù)?？梢詽M足世界不同地區(qū)的需要。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)美國(guó)石油學(xué)會(huì)多年的研究成果，對(duì)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝乃至外觀進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。世界上許多國(guó)家將該標(biāo)準(zhǔn)作為抽油機(jī)生產(chǎn)、訂貨的依據(jù)。
前蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國(guó)家各自制定了標(biāo)準(zhǔn)，但非常接近。
我國(guó)根據(jù)自己的國(guó)情，結(jié)合個(gè)國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)處，制定了自己的抽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因，國(guó)內(nèi)個(gè)廠家的抽油機(jī)在外觀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更接近前蘇聯(lián)的抽油機(jī)。
國(guó)際貿(mào)易中抽油機(jī)需求地區(qū)一般是工業(yè)較不發(fā)達(dá)的地區(qū)，它們沒有本國(guó)的抽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)抽油機(jī)進(jìn)口國(guó)如印尼、阿根廷、印度以及敘利亞、埃及等中東國(guó)家，均以API標(biāo)準(zhǔn)作為其訂貨的依據(jù)。在國(guó)際抽油機(jī)市場(chǎng)中，API抽油機(jī)占主導(dǎo)地位。
美國(guó)拉夫金公司是生產(chǎn)API抽油機(jī)的典型代表。拉夫金公司具有一百年的歷史，該公司產(chǎn)品80%以上為按API標(biāo)準(zhǔn)制造的常規(guī)游梁式抽油機(jī)。其產(chǎn)品質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)，銷售網(wǎng)點(diǎn)遍布各地，是國(guó)際抽油機(jī)市場(chǎng)中強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
在國(guó)內(nèi)，對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和制造還是空白。我國(guó)抽油機(jī)是在國(guó)標(biāo)規(guī)范下由各廠自行設(shè)計(jì)和仿制，雖然發(fā)展了很多機(jī)型，但品種雜亂，同一型號(hào)的抽油機(jī)，其尺寸和結(jié)構(gòu)各廠也不相同（即使同一廠的產(chǎn)品也各有不同），企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，難以形成合理的生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)，由于品種雜，互換性差，給油田使用單位的生產(chǎn)和管理帶來(lái)極大不便。
基于此，為了更好地滿足國(guó)內(nèi)抽油機(jī)制造廠家的要求，按照API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，設(shè)計(jì)出全套的偏置抽油機(jī)圖樣，就顯得更為重要。
4.2國(guó)外現(xiàn)狀：
抽油機(jī)是油田采油生產(chǎn)中常用的地面舉升設(shè)備，是采油井在自噴能力消失后，采用人工方式將油舉升到地面的設(shè)備。從抽油機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)看仍以游梁抽油機(jī)為主，同時(shí)向多樣化、超大載荷、長(zhǎng)沖程；自動(dòng)化、智能化；節(jié)能、無(wú)油梁長(zhǎng)沖程方向發(fā)展。
在抽油機(jī)的制造方面，世界上已有100多家公司，主要集中在美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、加拿大、和羅馬尼亞等國(guó)家，其中美國(guó)抽油機(jī)品種齊全，技術(shù)水平先進(jìn)，質(zhì)量較好，應(yīng)用范圍廣泛。目前世界上抽油機(jī)最大的下泵深度達(dá)，在美國(guó)Reno油田上使用。俄羅斯的抽油機(jī)下泵深度為。美國(guó)Lufkina公司制造的A系列前置式氣平衡抽油機(jī)最大載荷為。國(guó)外抽油機(jī)的制造企業(yè)也逐步向大公司靠攏，采用統(tǒng)一的技術(shù)生產(chǎn)，多種形式的無(wú)梁長(zhǎng)沖程的抽油機(jī)的發(fā)展已日趨完善，抽油機(jī)自動(dòng)化控制也被廣泛使用，各種節(jié)能機(jī)型得到普遍推廣，游梁式抽油機(jī)產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度日益提高。
（1）自動(dòng)化、智能化抽油機(jī)
抽油機(jī)自動(dòng)化、智能化控制技術(shù)的發(fā)展是近幾年來(lái)抽油機(jī)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是成熟技術(shù)和高新技術(shù)集成化應(yīng)用的具體體現(xiàn)。自動(dòng)化抽油機(jī)具有實(shí)時(shí)測(cè)得油井運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)顯示個(gè)記錄并且通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合計(jì)算與分析功能，推薦最優(yōu)工況參數(shù)、進(jìn)一步指導(dǎo)抽油機(jī)以最優(yōu)工況進(jìn)行抽油的特點(diǎn)而成為最具有發(fā)展前景的抽油機(jī)。目前世界上比較先進(jìn)的有美國(guó)Baker、Delta-x、 APS和Nsco等公司生產(chǎn)的自動(dòng)化抽油機(jī)。
美國(guó)的Delta-x公司研制了世界上第一臺(tái)智能型抽油機(jī)，效率高，動(dòng)力消耗少，自動(dòng)化程度高，與常規(guī)抽油機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)：
①結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小。
②是一種無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)，最大沖程長(zhǎng)度大12.19m，沖程可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
③該抽油機(jī)具有防抽空和防液擊的功能；節(jié)能效果好，電動(dòng)機(jī)消耗功率可減少10%到30%。
④沖次較低，運(yùn)行較平穩(wěn)，動(dòng)載荷較小，可減輕抽油機(jī)各種零件的機(jī)械磨損，提高抽油機(jī)的使用壽命。
⑤微處理機(jī)和電子控制器具有診斷功能，還配有示功器和數(shù)字顯示以及數(shù)字傳輸機(jī)構(gòu)，可將信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。此外微機(jī)還有記憶功能，記錄抽油機(jī)的抽汲情況，分析流動(dòng)譜，以便對(duì)油田和油井及時(shí)做出決策，提高抽油機(jī)效率，降低采油成本，取得更好的抽油經(jīng)濟(jì)效益。
美國(guó)的Baker公司開發(fā)的自動(dòng)化抽油機(jī)具有多種保護(hù)功能，一旦某些運(yùn)行參數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警停車。此外還配有泵抽空控制器，確保安全可靠的進(jìn)行抽油。
（2）節(jié)能型抽油機(jī)
油田機(jī)械采油中，使用抽油機(jī)的油井占總數(shù)的82.1%，由于抽油機(jī)井的系統(tǒng)效率較低大量的能量（70%以上）在傳遞過(guò)程中損失掉，因此，國(guó)內(nèi)外都在致力于發(fā)展節(jié)能型抽油機(jī)。國(guó)外在節(jié)能型抽油機(jī)研制方面投入較大，研制和應(yīng)用了許多新型節(jié)能型抽油機(jī)，在采油實(shí)踐中，達(dá)到了節(jié)能、提高采油經(jīng)濟(jì)效益的目的。比較典型的有：低矮型抽油機(jī)、前置式抽油機(jī)、前置式氣平衡抽油機(jī)、無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)、輪式抽油機(jī)及偏置型抽油機(jī)等，其中美國(guó)在節(jié)能抽油機(jī)方面走在前列。
（3）無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)
隨著采油工藝的發(fā)展，長(zhǎng)沖程的抽油機(jī)得到研制和應(yīng)用。長(zhǎng)沖程抽油方式可以提高抽油泵的泵效10%到25%，如美國(guó)加福尼亞洲的一口油井將沖程改為沖程,日產(chǎn)量從提高到。目前長(zhǎng)沖程抽油機(jī)已形成三大類：即增大沖程游梁抽油機(jī)、增大沖程無(wú)游梁抽油機(jī)和無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。
（4）大載荷抽油機(jī)
隨著個(gè)油田油氣資源的不斷開發(fā)，油層深度逐年增加，含水量也不斷增加，大泵提液采油工藝采用大型抽油機(jī)。
美國(guó)Lufkin公司生產(chǎn)C系列常規(guī)游梁抽油機(jī)最大載，M系列為；A系列為。
法國(guó)MaPe公司H系列液壓驅(qū)動(dòng)無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大載荷為199kN。
蘇聯(lián)最大載荷為，最大泵深度。
加拿大最大氣囊平衡抽油機(jī)在大載荷。
（5）特種抽油機(jī)
①連續(xù)抽油桿抽油機(jī)
在國(guó)外連續(xù)抽油桿抽油機(jī)的研究和應(yīng)用，已經(jīng)有多年的歷史，并進(jìn)行了油田試驗(yàn)。原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的鋼帶式連續(xù)桿抽油機(jī)是一種無(wú)游梁抽油機(jī)，在其滾筒上繞有細(xì)廠的鋼帶，鋼帶的一端固定在滾筒上，而另一端直接連接在井下具有特殊結(jié)構(gòu)的抽油泵塞上。鋼帶在滾筒上卷繞和退繞使柱塞以一定的速度和運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行。上、下沖程的換向通過(guò)動(dòng)力機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該機(jī)沖程一般很長(zhǎng)，一般40到。
② ROTAFLEX型皮帶抽油機(jī)
ROTAFLEX型皮帶抽油機(jī)是美國(guó)HLGHLAND公司專利產(chǎn)品。它是以一種純機(jī)械傳動(dòng)的鏈條-皮帶抽油機(jī)，特別適合有桿泵的大排量深井提液，小泵提軸稠油開發(fā)。
4.3發(fā)展趨勢(shì)：
節(jié)能、增產(chǎn)、耐用，是抽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。人類面對(duì)資源環(huán)境壓力，問(wèn)題已不是當(dāng)初的可以抽油就行的使用理念，更不以圖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單就好。同其它機(jī)械一樣，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，原材料和工藝技術(shù)的進(jìn)步，抽油機(jī)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新。
4.4主攻方向：
要達(dá)到節(jié)能、增產(chǎn)、耐用這三重目標(biāo)，必須面對(duì)機(jī)、電、井，從系統(tǒng)工程的角度研究實(shí)現(xiàn)方案，任何單一的改良，都很難取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。抽油機(jī)從表象看似一個(gè)很簡(jiǎn)單的粗笨機(jī)械，其實(shí)不然，它涉及機(jī)械原理、力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體學(xué)的經(jīng)典理論原理。它不光是實(shí)現(xiàn)自身的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，更多的是關(guān)聯(lián)著地下油液的滲透特性和活塞泵的充滿度。它風(fēng)吹、日曬、雨淋，是使用條件最苛刻的一種機(jī)械。它不僅只關(guān)聯(lián)自身的機(jī)械效率，而且更關(guān)聯(lián)油泵的充油效率。
5、主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容為：
1）、詳細(xì)推導(dǎo)偏置抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的在不同位置時(shí)的幾何關(guān)系、運(yùn)動(dòng)速度、加速度公式；
2）、詳細(xì)推導(dǎo)常規(guī)抽油機(jī)的承載機(jī)構(gòu)受力計(jì)算公式、扭矩計(jì)算公式、扭矩因素及光桿位置因素計(jì)算公式 、平衡計(jì)算公式、電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式；
3）、在沖程(S)為，沖次數(shù)(n)為，泵徑(D)為 的工作工況下，計(jì)算該抽油機(jī)的幾何參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)，并對(duì)抽油機(jī)的工作扭矩、平衡扭矩、凈扭矩、泵掛深度、理論日產(chǎn)量、實(shí)際日產(chǎn)量、有效沖程長(zhǎng)度、電動(dòng)機(jī)功率、扭矩因素、光桿位置因素進(jìn)行計(jì)算，并上機(jī)計(jì)算；
4）、完成抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)主要承載零件進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)皮帶傳動(dòng)裝置進(jìn)行必要地設(shè)計(jì)；
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求
1）、抽油機(jī)總圖一張
2）、游梁總成圖、驢頭總成圖、曲柄平衡裝置總成、連桿總成、支架總成、底座總圖、橫梁總圖各一張
3）、零件圖若干張
本項(xiàng)目的研究難點(diǎn)是：
API系列偏置抽油機(jī)各個(gè)部件摸的劃分，如何減少模塊的數(shù)量將是最重要的問(wèn)題？從而減少抽油機(jī)制作過(guò)程中的工況。
本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)：
創(chuàng)新點(diǎn)在于首次將模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)用于API偏置抽油機(jī)的設(shè)計(jì)。不僅大幅度地提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少制造工裝的數(shù)量；同時(shí)，降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期和成本。對(duì)于其他系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵：
其關(guān)鍵在于API系列偏置抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及虛擬制造技術(shù)在抽油機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。系列四桿機(jī)構(gòu)尺寸的確定直接決定了模塊分割的合理性以及模塊數(shù)量的多少。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用成功與否則決定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期能否真正減少以及設(shè)計(jì)輸出能否直接有效地用于生產(chǎn)。
6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決辦法
工具書：
《采油機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算》萬(wàn)邦烈著
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 石油工業(yè)出版社
SY/T5044—2000《游梁式抽油機(jī)》技術(shù)規(guī)范
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件：
機(jī)械autoCAD、InterCAD、ANSYS靜力學(xué)分析軟件及PRO/E三維造型軟件等
7、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：
2007年3月25日~2007年6月15日
2007年3月26 日--2007年4月1 日：外文資料翻譯
2007年4月2 日--2007年4月8 日：偏置抽油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算
2007年4月9 日--2007年4月15日：撰寫畢業(yè)論文開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述報(bào)告
2007年4月16 日--2007年5月27日：完成圖紙
2007年5月27 日--2007年6月15日：寫論文
8、指導(dǎo)教師審查意見