抽油机设计计算

机械原理机械设计课程设计计算说明书设计题目油田抽油机目录一、设计题目 (1)二、系统总体方案的确 (1)三、设计原始数据 (2)四、电动机的选择 (3)五、传动比的分配 (4)六、执行机构尺寸计算 (5)七、机构运动分析 (6)八、V带设计 (15)九、传动装置的运动和动力参数 (17)十、齿轮的传动计算 (18)十一、减速器机体的尺寸设计 (31)十二、轴的设计 (32)十三、键的选择及强度较核 (33)十四、轴承寿命计算及静强度 (35)十五、轴的强度较核 (37)十六、参考文献 (41)计算及说明主要结果一、设计题目：油田抽油机二、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；初选三种传动方案，如下：(a)二级圆柱齿轮传动(b)为涡轮涡杆减速器(c)为二级圆柱圆锥减速器系统方案总体评价：（b）方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现m c R 35604.1)2sin(sin ==ψθ，其中m c 5.1=； θsin 221R L C C =R L C AC L C C AC 2sin sin 21121==∠θR C AC L AC 2sin 222=∠其中，由于032][=α，则：02133775.242][=-=∠ψαA C C002173917.148)2][(180=-+-=∠ψαθC AC⎩⎨⎧==+==-1052667.11176882.121AC AC L a b L a b 解得：m a 1437893.0=，m b 2614775.1=；m b a c c b a d 410937.1]sin[)(2)(22=+-++=α七、 机构运动分析：1.数学模型 如图所示，取以A 点为原点、x 轴与AD 线一致的直角坐标系，标出向量和转角，由封闭向量多边形ABCD 可得1.35604R m =01224.33775C C A ∠=012148.73917AC C ∠=m a 1437893.0= m b 2614775.1=1.410937d m =122()()(/2)22122''"i i i AB BC BC l e l e l e ϕπϕπϕπϕϕϕ+++++33()(/2)233'"i i DC DC l e l e ϕπϕπϕϕ++=+实部和虚部分别相等可得22112222'cos 'cos "sin AB BC BC l l l ϕϕϕϕϕϕ++ 23333'cos "sin DC DC l l ϕϕϕϕ=+22112222'sin 'sin "cos AB BC BC l l l ϕϕϕϕϕϕ--+ 23333'sin "cos DC DC l l ϕϕϕϕ=-+解得2221122332332'cos()''cos()"sin AB BC DC DC l l l l ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-+--=-（）222113232332'cos()'cos()'2"sin()AB BC DC BC l l l l ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ-+--=-2.框图设计3.程序和计算结果Visual C++ 程序#include "stdio.h"332.3697410231.481.044P d C mm n ≥==Ⅱ332.264171.06 1.069843.421.894P d C mm n ≥=⨯=Ⅲ 中间轴各轴段设计：1.各段轴的直径轴段1为轴承径，其直径应符合轴承内径标准，且31.4d mm ≥Ⅱ，由此选定35d mm =1。

新型抽油机载荷、扭矩计算公式及平衡调整方法一、抽油机载荷、扭矩计算公式1、双驴头抽油机:悬点最大载荷：P max =(P’液+ P’杆)×(1+Sn2/2390) kN悬点最小载荷：P min =P’杆（1-Sn2/1470）kN减速器曲柄轴最大扭矩：M max =0.22S（P max-P min）kN.m2、高原皮带式抽油机:悬点最大载荷：P max= P’液+ P’杆kN悬点最小载荷：P min = P’杆kN减速器输出轴最大扭矩：M max= 0.5R(P max-P min)=0.5R P’液kN.m平衡箱总配重：P配= 0.5(P max+P min) kN式中：P’液—抽油泵柱塞全断面上的液柱重力（沉没度太大时要考虑动液面深度），kN；☆P’液=ρf gLA Qρf—井液密度，t/m3；g—重力加速度（=9.81m/s2）；A Q—柱塞全断面积，m2；L——下泵深度，m；P’杆—抽油杆在井液中的重力，kN；☆P’杆=9.81×10-3L P杆（1-ρf/ρr）P杆—每米抽油杆在空气中的重量，kgρr—抽油杆密度（对钢杆ρr=7.85t/m3）ArrayS—冲程长度，m；n—冲程次数, min-1R—悬绳器驱动摩擦轮节圆半径，m；二、双驴头抽油机平衡调整双驴头抽油机安装前应根据油井井况和抽油机工况，初步估算平衡块的组合和平衡块的位置，以避免出现严重的不平衡现象。

投产后，应根据曲柄轴实际净扭矩情况，调整平衡，以保证抽油机在最佳状态下工作，现介绍两种平衡调整的计算方法。

1、安装前初步估算平衡（1）估算所需的平衡力矩M平（据已有数据选用三式之一）M平＝0.47×（P＇杆－B＋P＇液/2）×S千牛吨·米M平＝0.235×S×（Pmax+Pmin）千牛吨·米M平＝0.51×（|M上max|+|M下min|）千牛吨·米式中：P＇杆——抽油杆在油液中的重量（千牛吨）P＇液——动液面以上，泵柱塞全断面上液柱的重量（千牛吨）S——所用冲程长度（米）M上max，M下min分别为上、下冲程悬点负荷在曲柄轴上产生的载荷扭矩代数和的最大、最小值（千牛顿·米）P′杆＝q′LP′液＝r·F·e·g Pmax·M上max＝［Pmax －B］·TF100·M下min＝［Pmin －B］·TF280·式中：q′—每米抽油杆在油液中的重量（千牛顿）L—泵挂深度（米）r—油液密度（千克/米3）e—动液面至井口的深度（米）F—泵柱塞断面积（米2）g—重力加速度值：取g=9.8米/秒2B—抽油机结构不平衡力(千牛顿)，查抽油机铭牌或说明书的平衡力矩图解。

毕业设计说明书Beyeshejishuomingshu地市：准考证号姓名：毕业设计任务书一、题目异相型游梁式抽油机设计和计算二、本环节自年月日起至年月日止三、进行地点四、内容要求游梁式抽油机机运动分析；动力分析与平衡计算：受力分析；强度计算；节能效果和节能机理研究；节能改造；造成摆锤式复合平衡抽油机；CAD 系统等内容指导教师：批准日期：本科毕业设计（论文）题目：异相型游梁式抽油机设计和计算学生姓名：专业：机电一体化工程指导老师：2010年 11 月 10 日异相型游梁式抽油机设计和计算摘要由于我们基本国情和我们能源所需，我们国家80%的能源来之石油的提炼和开采，其中大多的原油来自我们国家的几大油田，但是我国的石油资源有限而我们国家每年所需的能源不断的增加，所以我们国家才不断引进和自主开发抽油机性能。

其中论文中所说的主要是游梁式抽油机机运动分析；动力分析与平衡计算：受力分析；强度计算；节能效果和节能机理研究；节能改造；造成摆锤式复合平衡抽油机；CAD 系统等内容。

其中论文对游梁式抽油机机各种类型分析和研究，并在相同的油井工况条件下，分析比较了它们的节能效果。

关键词：同常规抽油机，异相抽油机，偏轮抽油机，弯梁抽油机PHEASE-TYPE BEAM PUMPINGUNIT DESIGNAND CALCULATIONABSTRACTBecause our basic national conditions and our energy needs, 80% of our nation's energy to the oil refining and mining, most of which crude oil from several oil fields in our country, but our limited oil resourcesrequired each year in our country energy continue to increase, so our country before the introduction of pumping performance and selfdevelopment.One paper said the main beam pumping unit machine movement analysis; dynamic analysis and balance calculation: stress analysis; strength calculation; energy efficiency and energy-saving mechanism; energy saving; resulting compound pendulum balanced pumping unit ; CAD systems and so on.One paper machine for all types of beam pumping unit analysis and research, and the oil wells in the same working conditions, the analysis and comparison of their energy-saving effectKEY WORDS：With conventional pumping unit，Phase unit,Partial wheel unit, Bending beam pumping unit目录摘要 (IV)ABSTRACT ....................................................................................................... I I 前言 (1)第一章抽油机 (2)§1.1抽油机概述. ......... ....................................... ........ (2)§1.2我国抽油机的发展方向 (4)§1.2.1大力发展和推广应用各种节能型抽油机 (4)§1.2.2各种抽油机的特点 (5)§1.2.3 研制高效能丛式井抽油机 (9)第二章异相型游梁抽油机性能测试 (11)2.1异相游梁式抽油机概述 (11)2.2样机的设计与制作 (11)2.3性能测试及应用 (13)第三章异相型游梁平衡抽油机 (16)3.1异相型游梁平衡抽油机概述 (16)3.2技术分析及应用 (16)第四章游梁抽油机运动分析 (20)§4.1后置型游梁抽油机运动分析 (20)§4.1.1常规型抽油机 (20)§4.1.2偏置型／异相型抽油机 (21)第五章. 游梁抽油机动力分析 (23)§5.1 游梁抽油机悬点载荷分析 (23)§5.2 减速器扭矩计算 (28)§5.3游梁抽油机电动机功率的计算 (33)§5.3.1 游梁式抽油装置的特点 (33)§5.3.2电动机功率的计算 (34)§5.4游梁抽油机平衡计算 (35)第六章游梁式抽油机CAD 系统 (40)§6.1游梁式抽油机CAD系统组成 (40)§6.1.1 设计模块 (40)§6.1.2 分析模块 (43)§6.2实例分析简介 (44)第七章游梁式抽油机节能机理综述 (46)§7.1抽油机节能的评价指标 (46)§7.2节能机理 (47)结论 (55)参考文献 (56)致谢 (57)附录 (58)前言近年来，随着我国科技的不断发展，我国对能源的需求不断的增加从煤炭到石油在慢慢的转到天然气和太阳能等自然资源。

C320D-256-120型抽油机设计计算书C320D-JS陕西宝深集团石油机械制造有限公司目录1、技术规范 (2)2、抽油机的结构 (2)2.1游梁 (2)2.2 抽油机的旋转方向 (3)2.3游梁之外的结构件的设计载荷 (3)2.4悬绳器 (11)2.5制动装置 (12)2.6曲柄的极限应力 (13)2.7轴承 (14)参考文献 (15)1、技术规范：型号 320-256-120 悬点额定载荷 KN 116光杆冲程 ㎜ 2130 2590 3005 光杆冲次 次/分 6 9 12 平衡方式 曲柄平衡 减速器额定扭矩 KN ·m 36.16 总传动比 20.807 中心距 ㎜ 950电动机型号 Y250M-8 三角皮带型(5根) C-6300整机外形尺寸 ㎜ 9281×2269×7760 整机重量 Kg 20900 2、抽油机的结构: 2.1游梁2.1.1W=x cbS A(1) (见API 11E 中3.2 ) 式中: W ：光杆载荷的游梁额定值 116KN (由设计给定)A ：从游梁支架轴承中心到光杆中心线的距离3250mm (由设计给定) x S ：截面模数C ：从游梁支架轴承中心到平衡器轴承中心的距离2490mm L ：游梁最长的横向支撑(取C 或A 的较大值3250mm) G ：剪切模量0.81×105MPacb f ：弯曲时的压应力 7.579×106 N/m 2，即11200000Ib/in 2(见11E 中的表1)由公式（1）取cb f =75.79×105得：6310579.71011625.3⨯⨯⨯==cb x f AW S =4.97×10-3m 3通过计算，我们选择用HN700×300×24×13/16Mn ，其截面模数x S 为5. 57×10-3m 3 x S =5. 76×10-3m 3 ＞ [x S ]=4.97×10-3m 3 可以满足API 11E 规范的设计要求。

双驴头抽油机设计计算
当电动机带动减速器运动时，四连杆机构开始运动，在不同的时刻，
悬点载荷不同，作用到减速器曲柄轴上的扭矩不同，曲柄转角不同时，游
梁的摆角也就不同，导致平衡半径也随之改变，驴头平衡重作用到曲柄轴
上的扭矩也随着曲柄转角的改变而变化，适时的改变了作用到曲柄轴上的
扭矩与光杆载荷平衡；另外，调节平衡时非常方便，在悬点处于上死点时，加减小平衡块的数量，就可以到达改变扭矩的作用，更好的适应油井生产
情况，实现良好的动态平衡。

1设计计算
其中：A为前臂长度，C为后臂长度，P为连杆长度，R为曲柄回转半
径长度，K为极距，I为游梁支承中心到减速器输出轴之间的距离，H为
游梁支承中心到底座下平面的距离，G为减速器输出轴中心到底座下平面
之间的距离，为曲柄回转半径与连杆之间的夹角，为游梁与连杆之间的夹角，为曲柄回转半径与铅垂方向之间的夹角，为游梁与极距之间的夹角，
为极距与铅垂方向之间的夹角。

〔1〕四连杆机构的设计计算：
参数：冲程S、减速器输出轴扭矩，悬点载荷W。

如图，设计如下：
取,国内取，国外取，由弧度公式，那么可计算出前臂长度A,计算其
他杆件参数时，考虑下面的条件：游梁对水平线的上下摆角近似相等；曲
柄回转半径存在关系式K+R。

调径变矩抽油机设计计算背景介绍在油田开采工作中，抽油机是一种常用的设备，其作用是将油井中的混合物（油、天然气、水等）带到地面。

传统的抽油机在使用过程中存在一些问题，如效率低、能耗高等。

为此，调径变矩抽油机应运而生。

调径变矩抽油机主要是通过调节抽油杆的径向长度，改变抽油杆与抽油泵之间的距离，并根据井口油的相对密度、油井深度等因素，调整抽油机的转速和功率，从而达到节能高效的作用。

设计计算调径变矩抽油机的设计计算主要包括以下几个方面：抽油杆的选取和计算抽油杆是调径变矩抽油机的核心零部件之一，其主要作用是承受机器主体的质量和扭矩力。

在选择抽油杆时，需要根据油井深度、油的比重及流量等因素进行综合考虑。

在进行抽油杆的计算时，需要考虑不同长度下的弯曲应力和弯曲挠度，并根据算出来的结果进行杆径的修正和应力校核以确保抽油杆在使用过程中的稳定性和安全性。

抽油泵的选取和计算抽油泵是调径变矩抽油机的另外一个重要部件，其主要作用是将井口液体送到地面。

在选择抽油泵时，需要考虑油井深度、井口液体的性质和流量等因素，以确保抽油泵的使用效果和稳定性。

抽油泵的计算主要涉及到内径、排量、压力和效率等方面。

在进行计算时，需要根据抽油泵所在位置的压力情况和井口液体的流量特点，选定相应的抽油泵型号，并对其内部结构进行详细的计算和分析以确保其正常使用。

主体机器的设计和计算主体机器是调径变矩抽油机的机器主体，包括驱动装置、变速装置、控制系统等，其主要作用是提供必要的动力和控制，以确保整个抽油系统的正常运行。

在设计和计算主体机器时，需要根据具体的使用场景进行相应的参数选取和运算，包括功率、转速、扭矩和效率等方面。

同时，还需要考虑到主体机器的可靠性、耐用性和可维护性等方面。

设计优化在进行调径变矩抽油机的设计和计算时，需要不断地进行优化和改进，以达到最佳的使用效果和性能。

具体而言，可以从以下几个方面入手进行优化：•减小机器的质量和体积，提高整体效率和灵活性；•优化主体机器的设计，降低能耗和维护成本；•加强控制系统的功能和性能，提高整个系统的安全性和稳定性；•优化抽油泵的内部结构和排列顺序，提高抽油效率和泵送性能。

双驴头抽油机设计计算双驴头抽油机是一种常用的油田设备，其主要作用是通过抽出井口的原油，使其流入集油汇或油罐中。

以下是一篇关于双驴头抽油机设计计算的论文，总字数为。

第一部分：概述双驴头抽油机是一种常用的抽油机设备，在油田中广泛应用。

其主要作用是通过抽出井口的原油，使其流入集油汇或油罐中。

本文将介绍双驴头抽油机的设计计算过程，并对其性能进行评估。

第二部分：设计计算1.设计原则双驴头抽油机的设计应遵循以下原则：（1）满足油井流量要求；（2）满足油井压力要求；（3）保证机械运行平稳可靠；（4）尽可能减小成本。

2.设计计算流程（1）确定流量和压力要求在设计双驴头抽油机之前，需要先确定油井的流量和压力要求。

这些参数将影响抽油机的尺寸和性能。

（2）计算泵头和功率根据流量和压力要求，计算出所需的泵头和功率。

可以使用公式：泵头 = （流量×压力）/效率功率 = 泵头×流量/367其中，泵头的单位为米，功率的单位为千瓦。

（3）确定泵的类型和型号根据泵头和功率的计算结果，选择适当的泵的类型和型号。

通常可以选择离心泵或柱塞泵等。

同时，需要注意泵的稳定性和寿命。

（4）计算泵的轴功率根据泵的型号和流量计算出泵的轴功率。

公式为：轴功率 = 流量×扬程×密度×重力/效率其中，密度和重力的值需要根据实际情况确定。

（5）计算电机功率根据泵的轴功率和效率，计算出所需的电机功率。

公式为：电机功率 = 泵的轴功率/效率（6）选择适当的电机根据电机功率的计算结果，选择适当的电机。

同时，需要注意电机的负载特性和寿命。

3.设计计算举例以下是一个双驴头抽油机的设计计算实例。

（1）确定流量和压力要求假设油井每天需抽出100吨原油，井口压力为5MPa。

（2）计算泵头和功率假设泵的效率为65%，则泵头为：泵头 = （100×1000×5）/ 0.65 = 769230米根据公式，功率为：功率 = 769230×100/367 = 2098.1千瓦（3）确定泵的类型和型号在这种情况下，可以选择柱塞泵。

抽油机井系统效率和混合液比重的计算方法
1、输入功率Wi
1000/243⨯=φIVCOS W i
其中：
Wi —i 井的电动机实际耗电量 kWh/d ；
I —平均电流 （A ）；I=0.6×（I 上+I 下）/2；
cos φ—功率因数。

取0.8
V —电压 （v ）
2、混合液的比重
ρ=（1-f w ）×ρo +f w ×ρ
w
其中：
fw —含水率
ρo — 油的密度 t/m 3
ρw —水的密度 t/m 3
3、抽油机井有效扬程Hi
Hi=H 动i +100×（P 油i -P 套i ）/ρ
其中：
H 动i — i 井的动液面 m ；
P 油i — i 井的回压 Mpa ；
P 套i — i 井的套压 Mpa ；
4、单井机械采油系统运行效率 ηi %1002.367⨯∙∙=
Wi Hi Qi i ρη Qi — i 井的产液量 m 3/d
5、机械采油系统平均运行效率 η
∑∑∙=i i Q Qi ηη
混合液比重的计算方法
γ液=γ水*γ油/〔γ水-(γ水-γ油)fw
式中：fw为含水重量百分比；%
γ油原油比重，尽量采用近期原油全分析的比重；
γ水油井采出水的比重，对于有游离水的井，用比重计实测比重；对于无游离水的井，根据化验的CL-用下面的公式计算出γ。

水
γ水=1+0.0106 CL-
式中：CL-单位为mg/l。

抽油机计算公式
抽油机井平衡合格率
1、抽油机井平衡度
抽油机井稳定运行过程中，下冲程时的最大电流与上冲程时最大电流比值。

（80-100%合理，小于80％欠平衡，大于100%超平衡）。

平衡度=(I下行峰值/I上行峰值) ×100%
采液用电单耗：油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t 采液用电单耗＝W/Q
式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d
2、抽油机井平衡度合格率：
抽油机井平衡度达标的井数占总开井数的比值。

抽油机井平衡度合格率=(S合格/S总)×100% 式中：S合格—抽油机井平衡度达标的井数； S总—抽油机开井总数。

三、抽油机井泵效
抽油机井的实际产液量与泵的理论排量的比值叫做泵效。

η=（Q 实/Q理）×100%；
式中：η—泵效(%) Q实—指核实日产液量(m3/d)；Q理—泵理论排液量
(m3/d)；其中：Q理=1.1304×10-3×S×N×D2
式中：S—冲程(m) N—冲数(n/m) D—泵径(mm)；
四、采液用电单耗
油井采出每吨液的用电量，单位Kw.h/t
采液用电单耗＝W/Q
式中：W—油井日耗电量，Kw；Q—油井日产液量，t3/d。

游梁式抽油机设计计算卢国忠编 05-04游梁式抽油机的主要特点是：游梁在上、下冲程的摆角相等，即上下冲程时间相等。

且减速器被动轴中心处游梁后轴承的正下方。

一、几何计算1.计算(核算) 曲柄半径R和连杆有效长度P己知：冲程S、游梁后臂长C、游梁前臂长A、极距K(参见图1)由余弦定理推导可得：公式： ()b t CK K C CK K CR ψψcos 2cos 2212222-+--+=------(1)R CK K C P t --+=ψcos 222 -------(2)式中：1090δφψ+-=t 2090δφψ--=bH I tng 1-=φ AS mas πδδ4360021⨯==22H I K +=2. 计算光杆位置系数R P ：PR 是在给定的曲柄转角θ时，光杆从下死点计算起的冲程占全冲程的百分比。

(图2)（图3） 公式：10⨯--='=bt t mas S s PR ψψψψ％ -----------(3)曲柄max S PR s ∙='()121δδ∙-=PR式中：b t ψψ, 分别代表下死点和上死点的ψ角的值ρχψ-=()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-J R φϑρsin sin 1 βcos 222PC C P J -+= ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=-CJ P J C 2cos 2221χ⎪⎪⎭⎫⎝⎛---++=-CP R K KR P C 2)cos(2cos 22221ϕθβ ()φθψβα--+= 上冲程 ()[]φθψβα--++=360 下冲程 二运动计算己知：曲柄角速度ω、曲柄转角θ，分析驴头悬点的位移s 、速度v 、加速度a 的变化规律。

1. 假定驴头悬点随u 点作简谐振动：()ϑωϑωϑcon C AR a CARv CARs ⨯⨯=⨯⨯=-⨯=2sin cos 1 以C AR S 2max =代入得： ()ϑωϑωϑc o s 21s i n 21c o s 1212m a xm a x m a x S a S v S s ==-=2max max 21ωS a =2.接严格的数学推导 ⎪⎭⎫⎝⎛+=P R S a 121max 2max ω三动力计算1．从示功图上求悬点载荷W示功图是抽油机悬点载荷W 与光杆位置PR 的关系曲线图。