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游梁式抽油机设计

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一、 课程设计的目的

另配有设计图纸cad.proe.Qq275673028

本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。

二、电动机的选择（图号14）

电动机的功率为45KW.

冲次为9n/min,故与配重项链的曲柄的转速n=9n/min,

传动比的合理范围。V带传动比范围2~4，二级斜齿轮减速器传动比范围8~60，故总传动比范围i=16~240。电动机的转速可选范围n'=(16~240)*12=(192~2880)n/min,

综合考虑电动机的各个因素，可选定转速为590n/min的Y315S-10型电动机,功率为45KW。

三、传动装置的总传动比和传动比分配

1、总的传动比

由选定的电动机转速和冲次可求得总传动比i=5909＝65.55

２、传动比的分配

初选Ｖ带传动比i=3.3

则减速器传动比i=65.553.3=19.865

二级减速器高速级传动比i=4.5

则低速级传动比i=19.865/4.5=4.41

三、传动装置运动与运动参数的计算

1、各轴转速：

1n=3.3590=178.8n/min

2n=45.48.178=39.73n/min

941.473.393nn/min

2、各轴扭矩和输入功率的计算

11PP94.04542.3kw

1T95501nP=95508.1783.422.26KNm

212PP99.098.03.42=41.04kw

229550npT955073.3904.419.86MKN

323PP41.0499.098.0=39.82kw 3339550nPT9550982.3942.25MKN

四、带传动的设计与计算（图号为13）

带传动的设计内容包括带的型号，确定基准长度、根数、中心距、带的材料，基准直径以及机构尺寸、初压力和压轴力、张紧装置等。

（1）确定计算功率

PKPAca1.34558.3kw

其中工作情况系数AK=1.3

（2）选择V带的带型

根据计算功率cap和小带轮转速，从《机械设计》图8-11中可选取C型带，小带轮直径范围为200-315mm。

（3）确定带轮的基准直径1dd并验算带速v

1）初选小带轮的基准直径1dd，参考表8-6和表8-8确定小带轮的基准直径1dd，可取1dd=300mm。

2）验算带速v

根据《机械设计》中式8-13计算戴的速度。带速不宜过低或过高，一般应使v=5~25m/s，最高不超过30m/s。

v=10006011ndd=1000605903009.263m/s，因为5m/s＜9.263m/s＜30m/s，故带速合适。

3）计算大带轮的基准直径。根据式8-15a,可计算大带轮的基准直径2dd

2dd=i1dd=3。3300=990mm

根据表8-8，圆整为2dd=1000mm

（4）确定V带的中心距a和基准长度dL

1） 根据式8-20，初选中心距oa=1950mm

2）由式8-22计算带所需的基准长度

0dL2oa+0212214)()(2adddddddd]12004)3551120()1120355(212002[26003mm 由表8-2选带的基准长度dL6100mm

3)按式8-23计算实际中心距a。

mmmmLLaadd1998)2483845001200(200

中心距的变化范围为962.5mm~1170mm。

5、验算小带轮上的包角000012019016010303.57)3551120(1803.57)(180adddd

6、计算带的根数z

1）计算单根v带的额定功率rp

由1dd=300mm和n=590r/min。查表8-4a的op5.83kw.

根据n=590r/min，i=3和D型带，查表8-4b得0p0.66 kw.

查表8-5得K0.95，表8-2得LK1.10，于是

rp=kwKKppL93.088.0)88.170.13()(008.63kw

2)计算V带的根数z。

z=rcapp63.58.143.586.778

取7根

7.计算单根V带的初拉力的最小值min0)(F

由表8-3的D型带的单位长度质量q=0.3kg/m,所以

min0)(F=NNqvzvKPKca625]62.113.062.11795.03.58*95.05.2500[)5.2(50022

应使初拉力OF＞min0)(F

8.计算压轴力PF

压轴力的最小值为

NNFzFP5.37622160sin625722sin)(2)(1min0min

五、齿轮能减速器的设计与计算 （一）高速级齿轮的设计与计算

1、选精度等级、材料及齿数

1）确定材料及需用应力：

考虑此减速器的功率计安装限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮。

大小齿轮材料为20CrMnTi。齿面参碳淬火，齿面硬度为60~65HRC,有效硬化层深0.5~0.9mm，经查图，取MPaHH17002lim1lim，。MPaFF8502lim1lim

2）齿轮精度

按GB/A10095-1998，选择7级精度，齿根喷丸强化。

3）初步设计齿轮传动的主要尺寸

因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿面弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度。

计算小齿轮传递的转矩

m*2.26Kn 178.842.3 95509550111nPT

4） 确定齿数z：

因为是硬齿面，故取1z25，则112ziz4.525112.5,取Z2=113

5）选取螺旋角。初选螺旋角014

2、按齿面接触强度设计

按式10-21计算，即3211)][(12HEHdttZZuuTKd

（1）确定公式内的各计算数值

试选6.1tK。

1）由图10-30选取区域系数HZ2.433

由图10-26查的88.0,78.021.则66.121。

2）许用接触应力

取安全系数S=1，由式10-12得

MPaMPaSKHNH153017009.0][1lim11

MpaSKHNH1520160095.0][2lim22

MPaHHH152525.80715302][][][21

1）由表10-7选取齿宽系数1d.2。 2）由表10-6查得材料的弹性影响系数21188MPaZE

3）齿数比u=4.5

（2）计算

1）试算小齿轮分度圆td1，由计算公式得

td1mmmm122)1525433.2188(5.415.411086.96.12326

2)计算圆周速度。

v14.11000608.17812210006011ndtm/s

3)计算齿宽b及模数ntm。

b=mmmmdtd4.1461222.11

ntmmmzdt2514cos122cos011=4.73mm

h=2.25ntm=2.254.73mm=10.65mm，b/h=46.1165.10122

4）计算纵向重合度。

=0.3180114tan252.1318.0tanzd2.375

5）计算载荷系数K.

已知使用系数AK=1，根据v=1.14m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数VK=1.08,

由表10-4查得HK的值与直齿轮的相同，故HK=1.335；

由图10-13查得FK1.36

由表10-3查得FHKK1.2。故载荷系数：

K=328.12.108.11HHVAKKKK1.73

6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得

mmKKddtt33116.171.1122124.4mm

7）计算模数nm nm=mmzd82.42514cos4.124cos011

3.按齿根弯曲强度设计

由式10-17

nm=32121][cos2FSaFadYYzYKT

(1)确定计算常数

1）计算载荷系数。

K=76.136.12.108.11FHVAKKKK

2)根据纵向重合度2.375，从图10-28查得螺旋角影响系数Y0.88。

3)计算当量齿数。

2.12414cos113cos5.2714cos25cos0332203311zzzzvv

4）查取齿形系数。

由表10-5查得16.2,56.221FaFaYY。

5）查取应力校正系数。

由表10-5查得.81.1,60.121SaSaYY

6）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1FE1200MPa；大齿轮的弯曲强度极限MPaFE11002；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数88.0,85.021FNFNKK

计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由《机械设计》式10-12得

MPaMPaSKMPaMPaSKFEFNFFEFNF6914.1110088.0][7294.1120085.0][222111

计算大、小齿轮的][FSaFaYY并加以比较。

111][FSaFaYY=0060.051656.176.2

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CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合

CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合

机械原理课程设计

NO：15 CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合

冲程（米） 极位夹角（度） 冲次(次/分) 悬点额定载荷(10KN) 平衡方式

2.5 8 8 5 复合

一：

设计题目及要求

1 设计题目：偏置曲柄平衡式游梁抽油机连杆机构的分析与综合

常用的游梁式抽油机如图1所示，其工作机构的示意图见图2。它由一曲柄摇杆机构O1BDO2和一绳轮机构串联而成。R、P、C、K分别为曲柄、连杆、游梁后臂（即摇杆）和机架的长度。游梁前臂长（即绳轮半径）为A，两固定铰链点的高差为H、水平距离为I，悬点冲程为S，机构的极位夹角为。

2 设计要求包括：

1) 抽油机总体传动方案的设计

构思一个合理的传动系统。它可以将电机的高速转动（980转/分）变换为抽油杆的

低速往复移动（12冲/分）。在构思机构传动方案时，能较为合理地分配各部分的传动

比，最后在计算机上绘出机构传动示意图。

2) 抽油机连杆机构的尺度综合

根据给定的运动学参数（见附表），用解析法去顶机构各杆长度。

3） 油机连杆机构的运动分析

根据已给定的机构尺度参数及原动件转速，用解析法求出曲柄转角1从机构处于

下死点时起，沿转动方向每隔100计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置，角

速度，角加速度及悬点E的位置SE（以最低点为零点），速度VE和加速度aE，应

用计算机在同一幅图中绘出悬点的位移曲线，速度曲线和加速度曲线，并分析计算结

果的合理性。

二： 图1. 游梁式抽油机 1o2oK1BIHR P C A

Φ

SE S

图2. 抽油机连杆机构 B D 机构传动系统方案的确定

设曲柄转速为nW，电机转速为nM（传动方式由带传动和减速器组成，带传动选多契带传动，减速器选三级圆柱齿轮减速器）

已知抽油杆往复移动速度为12冲/min，即nW=12r/min

1， 分配总传动比

EV3 中高级课程《抽油机》活动教案

EV3 中高级课程《抽油机》活动教案

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《游梁式抽油机》教案

主题名称 机器人城市生活 课程名称 游梁式抽油机 授课年级 9+

教师 课时 第一课时 2小时

课程目标 一、知识目标

1.了解石油的开采方式以及生活中的石油产品。

2.知道石油的生成原因。

二、能力目标

1.理解循环中断模块的执行逻辑并结合显示模块进度图像完成抽满油停止的任务。

2.根据老师引导完成抽油机的搭建。

三、情感态度目标

1.通过了解石油资源的价值，培养学员节约资源的意识。

2.通过了解石油产品的优势以及缺点，培养多角度看待问题的意识。

关键词：抽油机 循环中断 显示进度

教学重难点 1.建构：动力系统的搭建。

2.程序：利用循环中断以及显示块显示进度。

教学准备 1.教材准备（EV3套装8套）

2.PPT

教学步骤 工具与资源

联系

（10分一、 故事引入。

1.有一种被称为“工业的血液”的资源与我们的现代生活息息相关。

答：汽车的燃油为透明的汽油；飞机的燃油为淡黄色的煤油；重卡的燃油为褐色

2/ 4

钟）

的柴油；平坦的马路的材料为黑色的沥青。以上都属于石油产品。

2.提出任务一：利用一个大型电机，搭建一台游梁式抽油机。编程，学会利用循环中断模块终止循环抽油的任务。

建构

（60分钟）

一、结构分析。

1.结合图片，分析抽油机器人模型结构，并明确搭建顺序。

1) 底座支架

2）游梁以及驴头

3）动力系统

2.重要的搭建方式。

曲柄摇杆

二、利用乐高教具，引导学生进行建构操作。

1.搭建支架。

1）以核心为基础搭建三角形支架2）利用O型方块梁以及三角形结构对支架进行固定

2.安装游梁、驴头。

1) 游梁长度30个乐高单位2）驴头结构利用4X4的弯梁配合轴、长销进行固定。

3.搭建动力系统。

3/ 4

1）教师提示：哪个传感器适合作为大猩猩的头部呢？

2）制作要求：用超声波传感器进行搭建。

4.任务分析

启动你的抽油机。

用什么模块启动？采用什么模式控制?速度是多少？

游梁式抽油机专用盘式异步电动机设计

游梁式抽油机专用盘式异步电动机设计

…蔓整皇＿棚…２…０１０　墨　……………………………………　…　

游梁式抽油机专用盘式异步电动机设计　

白　山　，赵春祥　，彭　兵　，冯　成　

（１．沈阳工业大学，辽宁沈阳１１０１７８；２．广东明阳风电技术有限公司，广东中山５２８４３７）　

摘要：针对抽油机负载特性要求，提出了以小功率专用盘式异步电动机替代传统的Ｙ系列大功率异步电动　机。基于功率密度与起动转矩方面优化设计了２２　ｋＷ游梁式抽油机专用盘式异步电动机。利用有限元分析软件　对该电机进行了仿真研究，结果表明，该２２　ｋＷ电机能够满足游梁式抽油机起动转矩的要求，而且运行效率较高，　可以取代目前游梁式抽油机使用的Ｙ系列三相异步电动机。　关键词：盘式电动机；抽油机；有限元分析；起动转矩　中图分类号：ＴＭ３４３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—７０１８（２０１０）０５—０００９—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｋ　Ｔｙｐｅ　Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ　Ｓｐｅｃｉａｌｌｙ　Ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　Ｂｅａｍ　Ｐｕｍｐｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　

ＢＡＩ　Ｓｈａｎ　，ＺＨＡＯ　Ｃｈｕｎ—ｘｉａｎｇ　，ＰＥＮＧ　Ｂｉｎｇ　，ＦＥＮＧ　Ｃｈｅｎｇ　（１．Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０１７８，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｍｉｎｇｙａｎｇ　Ｗｉｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ　５２８４３７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅａｍ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ，ｔｈｅ　ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒ　ｄｉｓｋ　ｔｙｐｅ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｓｕｂｓｔｉｔｕ・　ｔｅｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ　Ｙ　ｓｅｒｉｅｓ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ－ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｒｔ—ｕｐ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｋ　ｔｙｐｅ　ｍｏｔｏｒ，ｔｈｅ　２２　ｋＷ　ｄｉｓｋ　ｔｙｐｅ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｓｐｅｃｉＭｌｙ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｂｅａｍ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｓｔａｒｔ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｆ　ｂｅａｍ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＳＯ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｈｅ　Ｙ—ｓｅｒｉｅｓ　３７　ｋＷ　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　ａｓｙｎ—　ｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｂｅａｍ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｎｏｗ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｋ　ｔｙｐｅ　ｍｏｔｏｒ；ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ；ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔａｒｔ　ｔｏｒｑｕｅ　

游梁式抽油机节能增效措施与应用

游梁式抽油机节能增效措施与应用

游梁式抽油机节能增效措施与应用

游梁式抽油机是一种常用的油田抽油设备，其运行效率和节能性能对于油田的生产成本和资源利用非常重要。为了提高游梁式抽油机的节能增效能力，我们需要在设计、安装和运行过程中采取一系列的措施与应用。本文将对游梁式抽油机节能增效措施与应用进行介绍。

一、 基本原理及结构

游梁式抽油机是一种通过驱动杆与游梁相连驱动上冲泵杆运动的油田抽油设备。游梁式抽油机主要由游梁、传动杆、驱动杆、井口设备和电机等组成。其基本原理是通过电机带动传动杆，进而通过驱动杆带动游梁的运动，最终实现上冲泵杆的运动，完成抽油过程。

二、 节能增效措施与应用

1. 设备设计

（1）优化结构设计

游梁式抽油机在设计方面可以通过优化结构设计来提高其效率。在游梁、传动杆、驱动杆等关键部件的结构设计中，通过采用轻量化材料和结构优化，减少设备的自重，降低能耗，提高运行效率。

（2）采用高效电机

在选型时可以选择高效电机进行配置，以提高设备的能耗效率。高效电机具有运行稳定、噪音低、能量损耗小等特点，可以有效降低设备的能耗，提高设备的整体性能。

2. 安装与调试

（1）合理设置角度

在安装过程中，要合理设置游梁的角度，以确保游梁在工作过程中不会发生摩擦或间隙过大的情况，避免能量损耗。

（2）合理调整传动杆长度

传动杆的长度会影响游梁和驱动杆的运动轨迹和力的传递情况，合理调整传动杆的长度可以减小传动损耗，提高传动效率。

3. 运行管理

（1）定期检查维护 定期对游梁式抽油机进行检查和维护，保证设备的各个部件都处于良好的工作状态，减少设备的故障率，提高了设备的运行效率。

（2）合理设置运行参数

根据实际生产情况，合理设置游梁式抽油机的运行参数，如电机的转速、传动杆的角度、游梁的行程等，以保证设备的运行在最佳状态，提高生产效率。