基于Solid Works的节能皮带抽油机
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第 ３ 卷第 ７ （０ １ ７ （ 品视 点） ０ 期 ２１． ） 产 ０
基于 Ｓ ｌ ｒｓ ｏ ｄＷｏｋ 的节能皮带抽油机 ｉ
武 勇 蔡 泉 ’ 王 玮 喻 龙 ’ 王玉龙
１河 南油 田水 电厂 ２河 南油 田物探公 司
摘 要 ：借 助 Ｓ ｌ ｒｓ 拟 样机 仿 真 技 术 ，建 立 节 能机 三 维模 型 ，对 重要 部件 进 行 有 限元 ｏｉ Ｗｏｋ虚 ｄ 分 析 ，设 计 出的 产 品 能 够 满 足使 用 要 求 。基 于 Ｓｌ ｏｋ软 件 不 仅 可 以精 确 建 立 三 维 实体 模 ｏｉ Ｗ ｒｓ ｄ 型 ，而且 还 能运 用其 中的有 限元 模 块 对 三 维模 型进 行 受 力分 析 ，分析 其应 力 、应 变和 位 移 等 ，
２２ ２ ，滚筒 体 与轴通 过键 连接 。 ２２ ｃ 连接 耳板 与传 动滚 筒 装置 的连 接耳 板座 通过 销
传动滚筒装置由传动滚筒 、辅底座 、主底座和 似 ，滚 筒 体 的 外 径 为 ０ ７ ｍ，轴 承 型 号 为 ２３ｍ 支架进行焊接 ；辅底座和主底座通过焊接 固定 ；传
动 滚筒 通 过 Ｍ３ 螺栓 与辅 底座 连接 。 ０
子进行连接 ，为双销结 ｍ ＧＧ ｍ ｈｔ ： ＾ ｑ ｄ ｇ ， 》 ／ 。
一 ｌ１— ０
笫 ：） 筇 ７ （（ ０ ） 产 品视 点 ｛卷 （ ２）１ ７ １． 的两 个销 子 打掉 ，通过 倒链 的拉 升 ，导 向滚 筒装 置 置曳引电机 、传动滚筒装置和改向滚筒装置。 可 实 现 旋 转 让 位 ，给 井 口留 出 １２ ０ｍ ０ ｍ修 井 作 业 ２ ６ Ｊ ． 芪座
１ ｓ １ｄＷ ｒ ｓ 有限元分析法 ｏ ｏ ｋ 及 ｉ
密 度 为 ７８８ ＋ ３ｋ／。 ．５ｅ ０ ｇｍ ，泊 松 比为 ０２ ８ 弹性 模 ． ， ８
使滚筒与皮带的摩擦系数达到０ ５ ． 。滚筒体与轴通 ３ 座 、支架 、电机 、传 动滚筒装置 、导 向滚筒装置 、 过键 连 接 ，两者 为过盈 配 合 。 皮 带 、配重箱 、限速 器 、爬 梯 、护栏 和 电器控 制 系 ２ ２ 导 向滚 筒 装置 ．
用 来 检 验 产 品设 计 的 合 理 性 。 借 助 Ｓ ｌ ｒｓ 拟 样 机 仿 真 技 术 ，设 计 出的模 型 产 品安 全 可 ｏｉ Ｗｏ ｋ 虚 ｄ
靠 ，能 够满足 用户 的使 用要 求 。
关键词 ：节能抽油机 ；Ｓｌ ｒｓ ｏ ｄ ｋ ；三维建模 ；有限元分析；结构 ｉ Ｗｏ
ＷＣ Ｊ８ ５ ５３ Ｚ节 能 抽 油 机 的结 构 主要 由底 Ｙ Ｔ — — ．一 统 等部 件组 成 。 ２ １ 传 动滚 筒装 置 ． 连 接耳 板 座组 成 ，整个 传 动滚 筒 装置 通过 主底 座 与 导 向滚筒 装 置 由导 向滚筒 、顶 丝座 、顶 丝 、支
架和连接耳板组成。导向滚筒 的结构与传动滚筒类
ｄ ｉ ０３ ６ ４ｉ ｎ１ ０ － ８ ６２ １ ．．６ ｏ： ．９ ９ ．ｓ ． ６ ６ ９ ． １７０ ３ １ ｓ ０ ０
河 南 油 田研 发 的 皮 带 抽 油 机 模 型 是 通 过 Ｓ ｌ ｏｄ ｉ
由于辅 底 座是 承受 载荷 的关 键位 置 ，因此对 辅
Ｗｏｋ 三维软件建立 的 ，关键部件采用 Ｓｌ ｒｓ 底座和支架进行有限元分析 。具体步骤如下 ：①划 ｒｓ ｏｄＷｏ ｉ ｋ
量 为 ２１ｅ ０ １Ｎｍ ，许 用应 力 为 ７ ａ （ 全 系 ．２＋ １ ／ ０ＭＰ 安 Ｓｌ ｒｓ ｏ ｄ ｋ 是一套机械设计 自动化软件 ，该软 ｉ Ｗｏ 数 为 ３ ；③ 施 加 载荷 和边 界 条件 ，在 上 辅 滚 筒 上 ） 件 简单 易 学 ，机械 设计 工 程 师可 快速 地按 照其 设 计 表 面 施 加 １ 的 载 荷 ，下 表 面 固定 ；④ 输 出分 析 ０ｔ 思 想绘 制 草 图 ，尝 试 运用 各 种特 征 与不 同尺 寸生 成 结果 。 三维实体模型和制作详细的工程图。Ｓｌ ｒｓ ｏｄ ｉＷｏ 软 ｋ 从 辅 底座 的应力 云 图 中 （ 图略 ）可 以看 出其最 件 不仅 可进 行 三维 造 型设计 ，而且 可 进一 步成 为 计 大值为 １ ．Ｍ ａ Ｏ Ｐ ，远小于材料的许用应力 ，可见辅 ５ 算 机 辅 助 工 程 分 析 的 强 有力 工 具 。Ｃ Ｓ ＳＷｏｋ Ｏ ＭＯ ｒｓ 底座 的安 全性 是 足够 的 。 分析模块提供了多种实体网格 ，较常用的有实体网 传动滚筒为整个节能抽油机的核心部件 ，它的 格 、壳体网格 、横梁网格和混合网格 ，通常有三个 主要作用是传递扭矩 ，将电机输出的功转化为摩擦 基本步骤 ：一是前处理 ，二是求解 ，三是后处理 。 力 ，通 过 摩 擦 ８０ｍ ０ ｍ宽皮 带 来 实 现 抽 油杆 的上 下 前处 理 包括 建立 模 型 、定义 分 析类 型 、添 加材 料属 往 复运 动 。 性 、施 加 载荷 、网格划 分 ；后 处理 主 要是 对分 析结 传动滚筒两辅主轴承型号为 ２２ ６ ，均为调心 ２ ２ｃ 构进 行 处理 ，分 析 结果 的应 力 、应 变 、位 移和 安全 滚子轴承 ，能承受重载荷 。滚筒体 的外径 为０ ５ ４０ 系数 。 ｍｍ （ 电机 的额 定扭 矩 决 定 ） 由 ，滚 筒 外表 面包 胶 ， 单 边 包胶 层 厚 度 为 １ ．ｍｍ。通 过 表 面包 胶 ，能够 ２５ ２ 三维实体建模 和分析
中 有 限元 分 析 模 块 Ｃ Ｓ ＳＷｏｋ 进 行 有 限 元 分 分网格 ，单元网格的划分采用 Ｃ Ｓ Ｓ ｒｓ Ｏ ＭＯ ｒｓ Ｏ ＭＯ ｋ 自带 Ｗｏ
析 。现场试验证明 ，该皮带抽油机能够满足使用要 的四节点四面体实体单元 ；②定义材料属性 ，辅底 求 ，符 合新 一 代节 能抽 油机 的性能 特 征 。 座 的材 料 为 Ｑ ３ 一 ２ ５Ａ，其 相应 的材 料属 性 如 下： 量 质
基于 Ｓ ｌ ｒｓ ｏ ｄＷｏｋ 的节能皮带抽油机 ｉ
武 勇 蔡 泉 ’ 王 玮 喻 龙 ’ 王玉龙
１河 南油 田水 电厂 ２河 南油 田物探公 司
摘 要 ：借 助 Ｓ ｌ ｒｓ 拟 样机 仿 真 技 术 ，建 立 节 能机 三 维模 型 ，对 重要 部件 进 行 有 限元 ｏｉ Ｗｏｋ虚 ｄ 分 析 ，设 计 出的 产 品 能 够 满 足使 用 要 求 。基 于 Ｓｌ ｏｋ软 件 不 仅 可 以精 确 建 立 三 维 实体 模 ｏｉ Ｗ ｒｓ ｄ 型 ，而且 还 能运 用其 中的有 限元 模 块 对 三 维模 型进 行 受 力分 析 ，分析 其应 力 、应 变和 位 移 等 ，
２２ ２ ，滚筒 体 与轴通 过键 连接 。 ２２ ｃ 连接 耳板 与传 动滚 筒 装置 的连 接耳 板座 通过 销
传动滚筒装置由传动滚筒 、辅底座 、主底座和 似 ，滚 筒 体 的 外 径 为 ０ ７ ｍ，轴 承 型 号 为 ２３ｍ 支架进行焊接 ；辅底座和主底座通过焊接 固定 ；传
动 滚筒 通 过 Ｍ３ 螺栓 与辅 底座 连接 。 ０
子进行连接 ，为双销结 ｍ ＧＧ ｍ ｈｔ ： ＾ ｑ ｄ ｇ ， 》 ／ 。
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笫 ：） 筇 ７ （（ ０ ） 产 品视 点 ｛卷 （ ２）１ ７ １． 的两 个销 子 打掉 ，通过 倒链 的拉 升 ，导 向滚 筒装 置 置曳引电机 、传动滚筒装置和改向滚筒装置。 可 实 现 旋 转 让 位 ，给 井 口留 出 １２ ０ｍ ０ ｍ修 井 作 业 ２ ６ Ｊ ． 芪座
１ ｓ １ｄＷ ｒ ｓ 有限元分析法 ｏ ｏ ｋ 及 ｉ
密 度 为 ７８８ ＋ ３ｋ／。 ．５ｅ ０ ｇｍ ，泊 松 比为 ０２ ８ 弹性 模 ． ， ８
使滚筒与皮带的摩擦系数达到０ ５ ． 。滚筒体与轴通 ３ 座 、支架 、电机 、传 动滚筒装置 、导 向滚筒装置 、 过键 连 接 ，两者 为过盈 配 合 。 皮 带 、配重箱 、限速 器 、爬 梯 、护栏 和 电器控 制 系 ２ ２ 导 向滚 筒 装置 ．
用 来 检 验 产 品设 计 的 合 理 性 。 借 助 Ｓ ｌ ｒｓ 拟 样 机 仿 真 技 术 ，设 计 出的模 型 产 品安 全 可 ｏｉ Ｗｏ ｋ 虚 ｄ
靠 ，能 够满足 用户 的使 用要 求 。
关键词 ：节能抽油机 ；Ｓｌ ｒｓ ｏ ｄ ｋ ；三维建模 ；有限元分析；结构 ｉ Ｗｏ
ＷＣ Ｊ８ ５ ５３ Ｚ节 能 抽 油 机 的结 构 主要 由底 Ｙ Ｔ — — ．一 统 等部 件组 成 。 ２ １ 传 动滚 筒装 置 ． 连 接耳 板 座组 成 ，整个 传 动滚 筒 装置 通过 主底 座 与 导 向滚筒 装 置 由导 向滚筒 、顶 丝座 、顶 丝 、支
架和连接耳板组成。导向滚筒 的结构与传动滚筒类
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河 南 油 田研 发 的 皮 带 抽 油 机 模 型 是 通 过 Ｓ ｌ ｏｄ ｉ
由于辅 底 座是 承受 载荷 的关 键位 置 ，因此对 辅
Ｗｏｋ 三维软件建立 的 ，关键部件采用 Ｓｌ ｒｓ 底座和支架进行有限元分析 。具体步骤如下 ：①划 ｒｓ ｏｄＷｏ ｉ ｋ
量 为 ２１ｅ ０ １Ｎｍ ，许 用应 力 为 ７ ａ （ 全 系 ．２＋ １ ／ ０ＭＰ 安 Ｓｌ ｒｓ ｏ ｄ ｋ 是一套机械设计 自动化软件 ，该软 ｉ Ｗｏ 数 为 ３ ；③ 施 加 载荷 和边 界 条件 ，在 上 辅 滚 筒 上 ） 件 简单 易 学 ，机械 设计 工 程 师可 快速 地按 照其 设 计 表 面 施 加 １ 的 载 荷 ，下 表 面 固定 ；④ 输 出分 析 ０ｔ 思 想绘 制 草 图 ，尝 试 运用 各 种特 征 与不 同尺 寸生 成 结果 。 三维实体模型和制作详细的工程图。Ｓｌ ｒｓ ｏｄ ｉＷｏ 软 ｋ 从 辅 底座 的应力 云 图 中 （ 图略 ）可 以看 出其最 件 不仅 可进 行 三维 造 型设计 ，而且 可 进一 步成 为 计 大值为 １ ．Ｍ ａ Ｏ Ｐ ，远小于材料的许用应力 ，可见辅 ５ 算 机 辅 助 工 程 分 析 的 强 有力 工 具 。Ｃ Ｓ ＳＷｏｋ Ｏ ＭＯ ｒｓ 底座 的安 全性 是 足够 的 。 分析模块提供了多种实体网格 ，较常用的有实体网 传动滚筒为整个节能抽油机的核心部件 ，它的 格 、壳体网格 、横梁网格和混合网格 ，通常有三个 主要作用是传递扭矩 ，将电机输出的功转化为摩擦 基本步骤 ：一是前处理 ，二是求解 ，三是后处理 。 力 ，通 过 摩 擦 ８０ｍ ０ ｍ宽皮 带 来 实 现 抽 油杆 的上 下 前处 理 包括 建立 模 型 、定义 分 析类 型 、添 加材 料属 往 复运 动 。 性 、施 加 载荷 、网格划 分 ；后 处理 主 要是 对分 析结 传动滚筒两辅主轴承型号为 ２２ ６ ，均为调心 ２ ２ｃ 构进 行 处理 ，分 析 结果 的应 力 、应 变 、位 移和 安全 滚子轴承 ，能承受重载荷 。滚筒体 的外径 为０ ５ ４０ 系数 。 ｍｍ （ 电机 的额 定扭 矩 决 定 ） 由 ，滚 筒 外表 面包 胶 ， 单 边 包胶 层 厚 度 为 １ ．ｍｍ。通 过 表 面包 胶 ，能够 ２５ ２ 三维实体建模 和分析
中 有 限元 分 析 模 块 Ｃ Ｓ ＳＷｏｋ 进 行 有 限 元 分 分网格 ，单元网格的划分采用 Ｃ Ｓ Ｓ ｒｓ Ｏ ＭＯ ｒｓ Ｏ ＭＯ ｋ 自带 Ｗｏ
析 。现场试验证明 ，该皮带抽油机能够满足使用要 的四节点四面体实体单元 ；②定义材料属性 ，辅底 求 ，符 合新 一 代节 能抽 油机 的性能 特 征 。 座 的材 料 为 Ｑ ３ 一 ２ ５Ａ，其 相应 的材 料属 性 如 下： 量 质
