机械原理大作业

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1、机械原理大作业——油田抽油机设计1．机器的用途及功能要求抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。图1是游梁式抽油机的工作原理图。图1工作原理图工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。当活塞上移（上冲程）时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内；当活塞下移（下冲程）时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线（图1a）。抽油机

2、在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷（悬点E承受了最大载荷）；而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。因此，必须对抽油机进行动平衡。2.设计要求和原始数据设计以电动机为原动机的抽油机。⑴抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°；

3、⑵执行机构具有急回性能，行程速比系数1＜k≤1.15；⑶抽油杆的冲程长度可调；3设计的原始数据4．设计内容（1）确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比。（2）选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度；（3）用作图法做出执行机构的两个极限位置；（4）用矢量图解法画出给定的两个位置时抽油杆的位置、速度和加速度分析。（4）（针对指定的少数学生）采用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度Vm、最大速度Vmax、最小速度Vmin和速

4、度不均匀系数δv（此处所说速度均指速度的大小）；方案号12345678位置号1,52,63,74,85，96,107,118,1223456789101112123456789101112AB5.提交的设计结果（1）抽油机的总体设计方案，包括完整的传动路线图和按比例绘制的总体方案布局图，要表达清楚原动机、传动装置及执行机构的空间位置关系，并注出总体方案长、宽、高的尺寸；(2)按比例绘制的执行机构（铰链四杆机构）的极限位置图（注明极位夹角θ），抽油杆的位置、速度和加速度线图.(表明比例尺)（3）设计计算说明书，内容包括：设计题目、要求和原始数据；分析执行

5、机构的优缺点；执行机构的运动设计（运动分析和求最大驱动力矩Mmax），包括数学模型、程序框图（编程的同学）及文本、计算过程和结果（步长取π/6，结果以表格形式给出）。补充知识及有关参数的选取：一、系统总体方案的确定：系统总体方案：电动机→传动系统→执行机构；采用如下传动方案：二级圆柱齿轮传动一、电动机的选择：以第8组数据为例说明：1．每日抽油量的计算：其中，,,,；则，那么；2．抽油机最大负荷的计算：式中，为液柱质量负荷：其中，为抽油杆的总长度（单位：），等于下井深度300；为抽油杆质量负荷：其中，、和、分别为不同直径抽油杆的每米长质量及连接长度，由原

6、始数据查取；，，；1．电动机所需功率：式中，为传动装置的总效率，为曲柄轴转速，为曲柄轴上的最大转矩，可由下式计算：代入数据可得：又知，带传动效率，轴承传动效率，齿轮传动效率，联轴器传动效率，则传动装置总效率：那么，综上，选择电动机，额定功率，额定转速；电动机满载转速；那么，机构总传动比；4,执行机构尺寸计算：执行机构如下图：