抽油机悬点运动规律及载荷分析
一、游梁式抽油机悬点运动规律
四连杆机构：以游梁支架轴和曲柄轴的连线为固定杆，以曲柄、连杆和游梁为三个活动
杆所组成的四连杆机构。如图3-21所示，
抽油机在一个冲程中，悬点的速度和加速度不仅大小在变化，而且方向也在不断改变。
上冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向上；后半个冲程为减速运动，加速度方向向下。
下冲程前半个冲程为加速运动，加速度方向向下；后半个冲程为减速运动，加速度方向向上。
其最大速度发生在下、下冲程的中点，在上、下死点处速度为零；其最大加速度发生在上、下死点
处，在上、下冲程的中点加速度为零。
上下死点处的最大加速度分别为：
—宣一J ' 一（3-
12）
严0 二I
二、抽油机悬点载荷计算与分析
（一）静载荷
1.抽油杆柱载荷
上冲程，悬点承受着整个抽油杆柱的重力为:
对于多级抽油杆:
下冲程，作用在悬点上的杆柱载荷等于抽油杆柱的重力减去杆柱受到的浮力:
Th* # J F <
’或
*
式中——抽油杆柱在液体中的重力，N;
------- ——抽油杆的失重系数(3-13 )
=(3-21) Xg
式中——抽油杆柱的重力，N;
2
――抽油杆的截面积，m
L――抽油杆柱的长度，m
抽油杆材料（钢）的密度，。
每米抽油杆的平均质量，kg/m;（可查表3-1 ）
口去 ---- 用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的每米平均质量，kg/m ；
用多级组合杆柱时各级抽油杆柱的长度，
(3-23 )
u ■?
抽汲液体的密度，；当原油含水时，可用下式近似计算：
(3-24 )式中——原油密度，；
水的密度，；
——原油含水率，小数。
2.液柱载荷
上冲程作用在悬点上的液柱载荷为:
(3-26 )式中一一液柱载荷，N其它符号同前。
下冲程液柱载荷不作用在悬点上。
3.上、下冲程中在杆柱和管柱之间相互转移的载荷
=+ —
，简称为转移载荷
由以上推导可知，上冲程的静载荷
(3-27) 上、下冲程静载荷随悬点位移的变化曲线
:
图3-29静载荷随悬点冲程变化的曲线
4.其它静载荷
1）沉没压力对悬点载荷的影响
沉没压力：泵的吸入口沉没在液面以下一定深度，该处的压力称为沉没压力。
吸入压力：上冲程中，在沉没压力作用下，井内液体克服泵的入口设备的阻力进入泵内，
此时液流具有的压力称吸入压力。
吸入压力作用在活塞底部而产生向上的载荷为：
(3-28) 式中 ---- 吸入压力作用在活塞上产生的载荷，
} * JI
活塞截面积，
下冲程中，吸入阀关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。
2）井口回压对悬点载荷的影响
下冲程减小悬点载荷：（3-30）
式中——井口回压在上冲程中造成的悬点载荷，
井口回压在下冲程中造成的悬点载荷，
井口回压，Pa ；其它符号同前。
由于沉没压力和井口回压在上冲程中造成的悬点载荷方向相反，可以相互抵消一部分，
所以在一般计算中可以忽略这两项。
（二）动载荷
1 .惯性载荷 吸入压力， Pa
2?
——沉没压力， Pa ;
液流通过泵的入口设备产生的压力降，
Pa ； 上冲程增加悬点载荷：（3-29） W L t T
At " L 占J
J
根据牛顿第二定律可得：抽油杆柱的惯性力为：
(3-31 )
液柱的惯性力为:
(3-32 )式中& ——考虑油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数:
fl
式中油管的流通断面面积。
惯性载荷对悬点载荷的影响分析
由图可以看出，惯性载荷的方向及对悬点载荷的影响为：上冲程前半冲程，悬点向上加
速运动，惯性力向下，增加悬点载荷；后半冲程，悬点向上减速运动，惯性力方向向上，减
小悬点载荷，下冲程前半冲程，悬点向下加速运动，惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程，
悬点向下减速运动，惯性力向下，增加悬点载荷。由图中可以看出，在上、下死点处惯性载
荷对悬点载荷的影响最大，而在二分之一冲程处，惯性载荷为零。
上冲程中抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷为：
(3-33 )
若取时:
1440
(3-34 )
下冲程抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷为:
(3-35)
上冲程液柱引起的悬点最大惯性载荷为:
(3-36)
下冲程中液柱不随悬点运动，因而没有液柱的惯性载荷
上冲程中悬点最大惯性载荷为:
下冲程悬点最大惯性载荷为:
注：当液柱中含气比较多且冲数比较小时，可忽略液柱引起的惯性载荷。
2.摩擦载荷上冲程增加悬点载荷，下冲程减小悬点载荷
对抽油机悬点载荷有影响的摩擦力包括以下五个方面：
(1)抽油杆柱和油管柱的摩擦力，上下冲程都存在，上冲程增加悬点载荷，下冲程减小
悬点载荷。
(2)活塞与衬套之间的摩擦力，上下冲程都存在，上冲程增加悬点载荷，下冲程减小悬
点载荷。
(3 )液柱与抽油杆柱之间的摩擦力，发生在下冲程，方向向上，减小悬点载荷 (4)液柱与油管之间的摩
擦力，发生在上冲程，方向向下，增加悬点载荷。
(5)液体通过游动阀的摩擦阻力，发生在下冲程，方向向上，减小悬点载荷。
3.振动载荷
在计算抽油机悬点最大载荷时，一般不考虑。
三、悬点最大和最小载荷
悬点的最大载荷：
(3-37 )
11790
(3-38 )
悬点的最小载荷:
(3-39 )