鏈條式抽油機(jī)的設(shè)計(jì)

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如今無(wú)級(jí)變速器必須滿足與普通齒輪高要求的競(jìng)爭(zhēng)，因此無(wú)級(jí)變速器的某些動(dòng)態(tài)性能的改善是巨大的。一個(gè)重要的方面是它可以通過(guò)減少軸承在滑輪處的振幅進(jìn)而在給定頻域取得更小的齒輪噪音。另一個(gè)目標(biāo)是盡量減少鏈環(huán)節(jié)中的最大拉伸力，增加鏈條壽命。另外，齒輪需要有更高的效率。鏈條的這些改進(jìn)是由最佳參數(shù)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，例如長(zhǎng)度和鏈接的剛性，或搖臂腳關(guān)節(jié)的幾何形狀。用于數(shù)值模擬的齒輪模型在第4章中進(jìn)行了描述。對(duì)下一步的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了表述和分析，以找到一個(gè)合適的解決方法。第6部分涵蓋了優(yōu)化過(guò)程與實(shí)際執(zhí)行情況的說(shuō)明。最后，通過(guò)對(duì)盡量減少無(wú)級(jí)變速器啟動(dòng)噪聲問(wèn)題的解決，討論了所引進(jìn)的優(yōu)化環(huán)境的高度潛能。CVT的建模與仿真一個(gè)涵蓋所有無(wú)級(jí)變速器相關(guān)效果的精密的動(dòng)力齒輪是最優(yōu)化齒輪的基礎(chǔ)。CVT的建模為一個(gè)多體系統(tǒng)，如圖2所示。它包含三個(gè)基本組件，滑輪組，鏈，和描述鏈和滑輪之間的連接的連接模型。每個(gè)滑輪設(shè)置有兩個(gè)自由度：一個(gè)圍繞滑輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，和一個(gè)滑輪移動(dòng)的轉(zhuǎn)換自由度。在這里，滑輪被認(rèn)為是剛性的，模型的建立需要考慮彈性變形。驅(qū)動(dòng)滑輪A是通過(guò)角速度驅(qū)動(dòng)的，同時(shí)，外部扭矩M2作用于驅(qū)動(dòng)滑輪B。傳動(dòng)比是通過(guò)力Fp,1和Fp,2作用于移動(dòng)滑輪來(lái)調(diào)整的。在這項(xiàng)工作中，鏈的平面模型就足夠了。為了考慮引起多角度激振的離散結(jié)構(gòu)鏈條，每個(gè)單獨(dú)的鏈接都注意到了。每個(gè)鏈接由一個(gè)無(wú)質(zhì)量彈簧阻尼單元組成，代表連結(jié)板和連接兩個(gè)相鄰關(guān)節(jié)（剛度c，阻尼系數(shù)d）。一個(gè)質(zhì)量為m的物體位于每個(gè)關(guān)節(jié)，是該搖桿引腳對(duì)質(zhì)量以及對(duì)相鄰板塊上下半場(chǎng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量組成。該仿真模型的最后部分指搖臂之間的針腳和滑輪的兩端摩擦接觸。忽視其自己的動(dòng)力，對(duì)搖桿引腳對(duì)可以建模為一個(gè)單一的，無(wú)質(zhì)量彈簧作用完全垂直的模型飛機(jī)。圖3顯示了螺栓模型和力量的接觸面作用。為了推導(dǎo)接觸力，對(duì)螺栓彈簧力FB進(jìn)行量化是有必要的。這取決于長(zhǎng)度lB和剛度cB,以及齒輪的表面距離s（如圖4）：這些力的靜態(tài)平衡垂直于模型飛機(jī)，提供了一個(gè)正常的力條件方程?？紤]到公式（1）取決于鏈條鏈接和徑向摩擦力FRr的最小配合。要確定作為正常的力函數(shù)的剩余摩擦力，一庫(kù)侖的摩擦法連續(xù)近似（圖4）用于其中，為在接觸的相對(duì)速度矢量：在文獻(xiàn)1和2中可以找到模型的具體解說(shuō)。為進(jìn)一步優(yōu)化討論的一個(gè)重要任務(wù)是對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的方程和數(shù)值模擬的屬性。如上所述，該模型包括與打開(kāi)和關(guān)閉在模擬過(guò)程中摩擦力的接觸。此外，微分方程是剛性的因?yàn)榇淼膹椈砂暹B接剛度。公式（4）的間斷式和剛度都造成高度的仿真倍數(shù)。制定和優(yōu)化問(wèn)題分析在本節(jié)中的數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題是指定的，即當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行優(yōu)化時(shí)。在此基礎(chǔ)上制定的數(shù)學(xué)算法的優(yōu)化選擇，這能夠有效地解決問(wèn)題。一個(gè)目標(biāo)功能一個(gè)目標(biāo)函數(shù)必須在給定優(yōu)化參數(shù)p的依賴定義，即量化的優(yōu)化目標(biāo)。完整的解決方案的初始值問(wèn)題，這是在動(dòng)力系統(tǒng)（4）基礎(chǔ)的一套，需要f的每一個(gè)評(píng)估。該數(shù)據(jù)被計(jì)算在一個(gè)等距網(wǎng)格，至于目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)中使用的一些程序需要它，例如快速傅立葉變換。為了提供更靈活地選擇最優(yōu)化的目標(biāo)，任意復(fù)雜的目標(biāo)函數(shù)f必須為評(píng)估仿真數(shù)據(jù)所允許。如最小，最大，最小平均數(shù)甚至FFT（快速傅立葉變換）的操作均可使用，以及它們的組合。我們的目標(biāo)是通過(guò)找到最優(yōu)參數(shù)p調(diào)整為每個(gè)組件的上限和下限而盡量減少f的目標(biāo)函數(shù)。這導(dǎo)致了約束的優(yōu)化問(wèn)題當(dāng)尋找一個(gè)方便的優(yōu)化算法，實(shí)際的問(wèn)題必須根據(jù)以下兩個(gè)方面考慮分析：首先是目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)，其次在參數(shù)空間的限制。就手頭上的問(wèn)題，約束是簡(jiǎn)單的約束限制，這可以用梯度投影方法處理，見(jiàn)文獻(xiàn)3。事實(shí)上，困難在于目標(biāo)函數(shù)。作為模擬耗時(shí)要為每個(gè)評(píng)估執(zhí)行，所需的方法，必須依靠盡可能少的功能評(píng)價(jià)研究。因此，遺傳算法是毫無(wú)疑問(wèn)的。前調(diào)查表明，即使最優(yōu)化問(wèn)題有關(guān)，而簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)可以導(dǎo)致非光滑，有很多局部極小的目標(biāo)函數(shù)，并可能取決于優(yōu)化參數(shù)。一個(gè)機(jī)械問(wèn)題可能的優(yōu)化表面可能形如圖5之一。這種最壞的情況已經(jīng)可以預(yù)料的。另一個(gè)問(wèn)題是來(lái)自一個(gè)事實(shí)，一個(gè)相當(dāng)大的仿真模型在綜合目標(biāo)函數(shù)f的對(duì)數(shù)值積分過(guò)程無(wú)保留的輸出。如前所述模擬任意的數(shù)據(jù)處理方法都必須接受。對(duì)于這樣一個(gè)問(wèn)題的優(yōu)化算法IFFCO似乎非常合適。這是一個(gè)隱式過(guò)濾與綁定約束問(wèn)題的方法實(shí)現(xiàn)。隱式過(guò)濾的基本思想是利用近似的梯度遞增的序列差異，當(dāng)?shù)氖找鏈p少時(shí)具有相當(dāng)大的價(jià)值，而不是一開(kāi)始非常小的增量。這提供了不卡在第一個(gè)最低位置，但當(dāng)增量減少時(shí)，能夠達(dá)到最低位置的機(jī)會(huì)。在文獻(xiàn)3中對(duì)隱式過(guò)濾進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。這個(gè)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要特征就是，由中央差異梯度近似平行的手段為整個(gè)優(yōu)化過(guò)程的計(jì)算時(shí)間顯著減少。優(yōu)化過(guò)程在本節(jié)中的無(wú)級(jí)變速器和優(yōu)化算法的仿真模型相結(jié)合，構(gòu)成了無(wú)級(jí)變速器所需的優(yōu)化工具。對(duì)其實(shí)際執(zhí)行方面進(jìn)行討論。首先，一些額外的組件和功能都必須提供。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的優(yōu)化目標(biāo)更順利的實(shí)施，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)。它包含幾個(gè)目標(biāo)函數(shù)的原型（表1），可直接使用或混合使用，以評(píng)估目標(biāo)函數(shù)。一流的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值f（p）直接從仿真結(jié)果，從而維護(hù)之間的模擬和優(yōu)化算法接口。模擬程序的一個(gè)擴(kuò)展是必要的，即該參數(shù)p，其中敘述了經(jīng)過(guò)優(yōu)化的屬性，可以從外部變化的模擬。進(jìn)一步的功能返回所需的值，例如在某些力的組成部分，必須建立。數(shù)值模擬無(wú)級(jí)變速的結(jié)合，優(yōu)化算法和目標(biāo)函數(shù)庫(kù)是優(yōu)化無(wú)級(jí)變速器的有力工具。圖6說(shuō)明了該工具的組件的交互。主進(jìn)程是優(yōu)化算法。每當(dāng)評(píng)價(jià)必要時(shí)它就調(diào)用無(wú)級(jí)變速器模擬并傳遞函數(shù)參數(shù)p。用這個(gè)參數(shù)設(shè)置一個(gè)完全仿真的CVT并執(zhí)行操作。優(yōu)化器所要求的目標(biāo)函數(shù)值，是使用目標(biāo)函數(shù)庫(kù)從模擬結(jié)果中計(jì)算的。這個(gè)過(guò)程，直到迭代優(yōu)化算法終止和最佳參數(shù)集被發(fā)現(xiàn)。優(yōu)化結(jié)果該無(wú)級(jí)變速器推出優(yōu)化工具的巨大潛力，表現(xiàn)出解決問(wèn)題的一個(gè)例子。噪音是一個(gè)CVT的重大問(wèn)題，應(yīng)盡可能小。產(chǎn)生的噪音主要是由多邊形效應(yīng)，發(fā)生這家連鎖店是進(jìn)入滑輪，由于鏈的離散結(jié)構(gòu)。減少這些效果與不同長(zhǎng)度的做法或鏈的聯(lián)系與優(yōu)化搖桿鏈腳關(guān)節(jié)的幾何形狀。這里有一個(gè)同樣長(zhǎng)度的所有鏈接鏈進(jìn)行了研究。一個(gè)最佳的鏈路長(zhǎng)度，因此應(yīng)計(jì)算的參數(shù)向量是齒輪的聲學(xué)性能是根據(jù)滑輪軸承B處的力的振幅測(cè)量的。其目的是減少在頻域的力峰，指的是多邊形的頻率和它的倍數(shù)。選擇下面的目標(biāo)函數(shù)是指在平面上是垂直于軸滑輪滑輪的支持力的兩個(gè)組成部分。FFT（s）是用來(lái)作為縮寫的變量s的快速傅里葉變換。f0和f1的上下頻域，其中以上的力組成的幅度應(yīng)盡量減少約束。目標(biāo)函數(shù)f數(shù)值計(jì)算，包括兩個(gè)步驟：首先，整個(gè)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)仿真用其中大部分的CPU時(shí)間得到的力，第二，在方程式（9）中自動(dòng)進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)分類的FFT和積分計(jì)算成本。對(duì)于所提出的優(yōu)化的出發(fā)點(diǎn)是與鏈路長(zhǎng)度為alink = 9:85毫米的PIV鏈。在這篇文章中傳動(dòng)比i= 1:0，滑輪A的角速度= 104:7 rad/s，外部扭矩M2 = 150 nm。用這個(gè)介紹的優(yōu)化工具，目標(biāo)函數(shù)降低到了50%。圖7顯示了鏈長(zhǎng)度alink和目標(biāo)函數(shù)f的相關(guān)性。很明顯，開(kāi)始成形濃度的優(yōu)化準(zhǔn)則的最優(yōu)度不夠。相對(duì)于以上圖8中提及的初始濃度，鏈長(zhǎng)度的最優(yōu)模擬結(jié)果為alink = 9:93毫米。每個(gè)支持力的兩個(gè)主要組成部分的振幅峰可減少到其中的一個(gè)的三分之一。通過(guò)改變0.08毫米的連接長(zhǎng)度來(lái)顯著改善齒輪的聲學(xué)性能。結(jié)論優(yōu)化無(wú)級(jí)變速器的工具已經(jīng)推出。它包括了一個(gè)優(yōu)化無(wú)級(jí)變速器算法和目標(biāo)函數(shù)庫(kù)詳細(xì)的模擬模型。目的是為了找到一個(gè)合適的優(yōu)化算法，對(duì)現(xiàn)在的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了分析和隱式過(guò)濾原來(lái)是一個(gè)很好的選擇。優(yōu)化環(huán)境的能力是通過(guò)實(shí)例說(shuō)明：齒輪噪聲的排放減少了一鏈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。復(fù)雜的優(yōu)化目標(biāo)可以順利實(shí)現(xiàn)，都取得了很好的效果。通過(guò)利用這個(gè)工具，整個(gè)無(wú)級(jí)變速器將得到優(yōu)化。附錄：原文塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查記錄表年 月 日學(xué)生姓名班級(jí)課題名稱課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述）存在的問(wèn)題及整改措施（學(xué)生自述）指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等）指導(dǎo)教師簽名 年 月 日學(xué)院意見(jiàn)負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)課題名稱鏈條式抽油機(jī)設(shè)計(jì)起止時(shí)間2011年12月1日 2012 年 5月 25日（共 14周）指導(dǎo)教師職稱講師課題內(nèi)容主要參數(shù)：型 號(hào)：LCJ12-5-13HQ； 最大載荷：120kN； 光桿沖程：5m； 沖程次數(shù)：2,3,4 min；設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、方案設(shè)計(jì)（總體尺寸）； 2、運(yùn)動(dòng)分析及編程（計(jì)算位移、速度、加速度）； 3、載荷分析及平衡計(jì)算； 4、受力分析及編程； 5、主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算； 6、與常規(guī)型抽油機(jī)比較其優(yōu)缺點(diǎn)擬定工作進(jìn)度（以周為單位）第1到2周： 熟悉題目,開(kāi)始查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告。第3到4周： 消化資料，設(shè)計(jì)方案。 第5周： 方案研究，確定具體方案，做出開(kāi)題報(bào)告。第6到7周： 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算。第8到9周： 進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖。第10到11周：完成圖紙，進(jìn)行設(shè)計(jì)論文。第12到13周：完成設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備有關(guān)畢業(yè)答辯。第14周： 交畢業(yè)設(shè)計(jì)的各種資料，并進(jìn)行答辯。主要參考文獻(xiàn)1 張連山.我國(guó)抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)J.鉆采工藝，1996，19（6）.2 馮耀忠，李光，韓煒等.國(guó)外抽油技術(shù)的新發(fā)展J.石油機(jī)械，2000，28（10）.3 張連山.也論抽油機(jī)應(yīng)具備的基本性能J.石油機(jī)械，1995，23（11）.4 張連山.我國(guó)有桿技術(shù)發(fā)展前景J.石油機(jī)械，1992，20（8）.5 孔昭瑞.國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的發(fā)展趨向J.石油機(jī)械，1995，23（2）.6 杜風(fēng)華，李新華.勝利油田氣平衡式鏈條抽油機(jī)技術(shù)改造J.鉆采工藝，2002，25（5）.任務(wù)下達(dá)人（簽字） 年 月 日任務(wù)接受人意見(jiàn)任務(wù)接受人簽名 2011 年 12 月 7 日注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)鏈條式抽油機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 日 期 2012年5月 塔里木大學(xué)教務(wù)處制塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告課題名稱 鏈條式抽油機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班 級(jí) 指導(dǎo)教師 起止時(shí)間 2011年12月1日至 2012年5月25日 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制開(kāi)題報(bào)告正文1、 本課題來(lái)源及研究的目的和意義；抽油機(jī)是構(gòu)成“三抽”設(shè)備體系（抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵）的主要組成部分。在抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)抽油桿帶動(dòng)抽油泵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)自噴能力油井機(jī)械式采油。抽油機(jī)工作條件比較惡劣，全天候常年在野外連續(xù)作業(yè)，受交變載荷作用而導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力積聚和應(yīng)力腐蝕以致軸產(chǎn)生疲勞斷裂。因此要求抽油機(jī)具有良好的可靠性和耐久性，同時(shí)還要求抽油機(jī)具有性能領(lǐng)域?qū)?，調(diào)節(jié)范圍大，能源消耗低，易損件少，維護(hù)保養(yǎng)方便，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。現(xiàn)在抽油機(jī)種類很多，最常用的是游梁式抽油機(jī)，游梁式抽油機(jī)由于配重小使抽油桿在抽梁時(shí)要提升石油做功，用時(shí)還要克服游梁式和抽桿式的重力做功。但在回油行程時(shí)，游梁和抽油桿的自重又反過(guò)來(lái)對(duì)電機(jī)做功，因此游梁式抽油機(jī)能耗大，并且游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)限制了抽油機(jī)的行程，而限制的經(jīng)驗(yàn)證明大行程和大提升力對(duì)提高抽油機(jī)的出油率十分有利。所以由于上述原因，現(xiàn)在研究了很多種無(wú)游梁式抽油機(jī)。無(wú)梁抽油機(jī)有相應(yīng)配重，可以平衡抽油桿的自重，因此減少了很大一部分不必要的做功。另外，無(wú)游梁式抽油機(jī)的抽油沖程長(zhǎng)，抽油力大，因此出油率有了很大的提高。但無(wú)梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且部件磨損較為嚴(yán)重，壽命也相對(duì)較短，所以，現(xiàn)在需要研究出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、使用壽命長(zhǎng)、性能可靠、抽油率高的鏈條式抽油機(jī)，并對(duì)其常壞部件進(jìn)行適當(dāng)材料調(diào)整和形狀的修改，使其可以完善自身，從而更加適應(yīng)作業(yè)需要。同時(shí)，通過(guò)此次研究也可以加深我對(duì)此領(lǐng)域的了解，以便在以后運(yùn)用所學(xué)為抽油機(jī)的改造盡自己的一份力。2、 本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用已經(jīng)有了百余年歷史，最早使用的游梁式抽油機(jī)距今已有120多年。而且在當(dāng)今社會(huì)使用最多的依然是游梁式抽油機(jī)，其結(jié)構(gòu)以及原理也沒(méi)有太大變化。但是，隨著許多油田現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入后開(kāi)采階段，油井含水量不斷上升，動(dòng)液面不斷下降，出現(xiàn)水淹甚至強(qiáng)水現(xiàn)象，而新油田的開(kāi)采也有不斷增加產(chǎn)層深度的趨勢(shì)，這就需要新型的無(wú)游梁式抽油機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其大載荷和長(zhǎng)沖程的要求。我國(guó)抽油機(jī)發(fā)展已經(jīng)有近四十年地歷史。50年代以進(jìn)口為主，配置維修為輔，主要是前蘇聯(lián)CKH常規(guī)型游梁式抽油機(jī)。1975年以后制定并完善了國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。80年代實(shí)現(xiàn)了全部國(guó)有化，不僅滿足自給，還有部分出口。在此期間，我國(guó)抽油機(jī)技術(shù)有了迅猛地發(fā)展，瞄準(zhǔn)世界最先進(jìn)技術(shù)，等效采用或部分采用美國(guó)API標(biāo)準(zhǔn)，并引進(jìn)美國(guó)拉夫金公司先進(jìn)技術(shù)，從而使我國(guó)抽油機(jī)技術(shù)躋身世界先進(jìn)行列。70年代以來(lái)，各種無(wú)游梁抽油機(jī)相繼制成并投入使用，標(biāo)志著無(wú)桿抽油技術(shù)的發(fā)展方向和重要地位。也有相關(guān)專家指出，今后我國(guó)12型以上（含12型）的抽油機(jī)將大量采用無(wú)游梁抽油機(jī)，它在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程、大排量、重負(fù)載地同時(shí)，還具有體積小、重量輕、動(dòng)負(fù)載小、耗能少等。鏈條抽油機(jī)是我國(guó)研制成功的一種獨(dú)具風(fēng)格的新型無(wú)游梁式抽油機(jī)，最早的鏈條抽油機(jī)采用了估計(jì)鏈條與H型機(jī)構(gòu)組成的換向機(jī)構(gòu)及其動(dòng)平衡裝置。后來(lái)，發(fā)展為重塊平衡方式，采用柔性寬皮帶與懸繩器相連，通常稱為皮帶式抽油機(jī)。該類型抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、沖程長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，并可以降低選點(diǎn)動(dòng)載荷、改善抽油桿柱的受力狀況及降低減速箱扭矩和電動(dòng)機(jī)功率。該類型抽油機(jī)與傳統(tǒng)鏈條抽油機(jī)整體結(jié)構(gòu)基本一致，電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)減速后帶動(dòng)主鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)鏈兩側(cè)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)平衡重上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油桿通過(guò)鋼絲繩與平衡重柔性連接，從而帶動(dòng)抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)抽油。3、 對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；1、總體尺寸設(shè)計(jì)：這個(gè)需要參考其它設(shè)計(jì)地方案，根據(jù)一些參考數(shù)據(jù)來(lái)確立自己所設(shè)計(jì)地鏈條式抽油機(jī)其總體尺寸和各部件尺寸。2、對(duì)其各部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和編程計(jì)算：通過(guò)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律還、理論原理和一些計(jì)算機(jī)編程軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)地、全面地分析。3、載荷分析和平衡計(jì)算：根據(jù)力學(xué)原理對(duì)其進(jìn)行虛擬假設(shè)加力，然后通過(guò)力學(xué)計(jì)算對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行各主要部位地承載計(jì)算。對(duì)于其平衡計(jì)算，可以根據(jù)預(yù)定平衡塊地重量和其所需要面對(duì)地負(fù)載進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，以此來(lái)完成。4、受力分析及編程計(jì)算：通過(guò)所學(xué)地力學(xué)知識(shí)及一些已經(jīng)運(yùn)用較為成熟的編程對(duì)所設(shè)計(jì)地抽油機(jī)進(jìn)行各方面的受力計(jì)算。5、主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算:通過(guò)對(duì)以前設(shè)計(jì)的抽油機(jī)進(jìn)行分析，在對(duì)其使用后產(chǎn)生地問(wèn)題進(jìn)行合理地考量后，對(duì)主要的部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和合理調(diào)配安排，以減少其不足之處。然后在通過(guò)一系列地計(jì)算來(lái)證明其可靠度和實(shí)用性。4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路；鏈條抽油機(jī)自80年代初推廣以來(lái)，因受社會(huì)環(huán)境和野外作業(yè)工況的影響，氣平衡式鏈條抽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮，反而給現(xiàn)場(chǎng)操作人員帶來(lái)管理上的麻煩，如空氣壓縮機(jī)、閥門和儀表等經(jīng)常被盜，平衡缸、空氣包密封不嚴(yán)以及密封件老化等，致使鏈條抽油機(jī)平衡系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)，造成零部件過(guò)早磨損，甚至導(dǎo)致抽油桿早期疲勞斷裂，電動(dòng)機(jī)和減速器過(guò)早損壞。此外，往返架導(dǎo)向輪和導(dǎo)軌之間常發(fā)生嚴(yán)重磨損，使其它零部件受力不均衡而過(guò)早損壞。以上問(wèn)題，造成頻繁停機(jī)維修，不僅增加了修理費(fèi)用，而且嚴(yán)重影響了原油的生產(chǎn)。因此，對(duì)鏈條抽油機(jī)的改造成了當(dāng)務(wù)之急。在鏈條抽油機(jī)改造中，對(duì)原鏈條抽油機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)做了認(rèn)真分析，確定了改造的三個(gè)原則：一是降低抽油機(jī)的故障率，確保整機(jī)的可靠性；二是力求降低制造成本，減少零部件制造，盡可能選用原來(lái)的通用件，舍去平衡缸、空氣包等氣平衡附件，在往返架主體上懸掛一個(gè)配重箱；三是力求不改變主要技術(shù)參數(shù)，如沖程、沖次、最大懸點(diǎn)載荷及相對(duì)井口安裝位置等保持不變。進(jìn)行改造地方法及思路：4.1.氣平衡改為重力平衡氣平衡系統(tǒng)由于受磨損、漏氣及其他因素的影響，使抽油機(jī)經(jīng)常于不平衡狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整機(jī)過(guò)早損壞和可靠性變差。鑒于目前油田待修理的鏈條抽油機(jī)數(shù)量較多的狀況，先從平衡原理上進(jìn)行改進(jìn)，采用較可靠的重力平衡代替氣平衡，去掉平衡缸、平衡鏈輪和空氣包，加固往返架主體，配掛放置平衡塊的配重箱，最大平衡重達(dá)6500kg。根據(jù)懸點(diǎn)載荷的不同，選擇相應(yīng)的重力平衡。調(diào)整平衡的簡(jiǎn)單方法是：抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)主電源，使其自由停止，觀察懸點(diǎn)是否居中，即可判斷所需平衡塊的多少。若懸點(diǎn)在上死點(diǎn)，說(shuō)明平衡重過(guò)大，需減少平衡塊；反之，則增加平衡塊。比較精確的方法是測(cè)量上、下沖程電流的大小，根據(jù)電流的變化，增減平衡塊。當(dāng)上沖程電流大于下沖程電流時(shí)，說(shuō)明平衡重不足，在平衡箱內(nèi)應(yīng)增加平衡塊；反之，則減少平衡塊，最小可微調(diào)至16.7kg,以上、下沖程電流差為13A為宜。這樣調(diào)整抽油機(jī)的平衡非?？煽浚Ч^好。4.2、增設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由于平衡方式的改變，而原傳動(dòng)系統(tǒng)不變，會(huì)對(duì)往返架主體產(chǎn)生一個(gè)側(cè)翻力矩，更加劇了導(dǎo)向輪的磨損。因此，把原4個(gè)導(dǎo)向輪改為12個(gè)，形成三面包圍導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，增加了導(dǎo)向的可靠性；把原導(dǎo)向輪滑動(dòng)軸承改為滾動(dòng)軸承，這樣既克服了偏心力矩，又解決了導(dǎo)向輪嚴(yán)重磨損問(wèn)題，而且更換維修方便。4.3.改善潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑不充分是造成機(jī)器零部件過(guò)早磨損的主要原因。鏈條抽油機(jī)原有的潤(rùn)滑系統(tǒng)不能對(duì)換向機(jī)構(gòu)實(shí)施潤(rùn)滑，致使換向機(jī)構(gòu)早期磨損，并產(chǎn)生換向噪音，甚至影響換向機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，重新設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)，增加對(duì)換向機(jī)構(gòu)及導(dǎo)軌的潤(rùn)滑，可明顯減輕機(jī)件的磨損，降低換向噪音，從而提高了整機(jī)的使用壽命。4.4.重新調(diào)整加固導(dǎo)軌原鏈條抽油機(jī)的導(dǎo)軌由于平衡方式的改變而變得比較薄弱，為了與整機(jī)平衡系統(tǒng)匹配，通過(guò)增加壓板來(lái)加固導(dǎo)軌。還通過(guò)逐臺(tái)調(diào)整，保證了導(dǎo)軌的直線度。4.5.增設(shè)失載保護(hù)裝置為了防止光桿或鋼絲繩斷裂而引起重達(dá)6t的往返架主體突然下落，進(jìn)而撞擊破壞機(jī)架，設(shè)計(jì)了電磁式失載保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生失載時(shí)，主電源即自動(dòng)切斷使重錘下落，實(shí)施剎車。待故障處理后，按下控制箱內(nèi)的復(fù)位按鈕，使重錘復(fù)位。5、 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；為了完成本課題，需要一些實(shí)地考察及實(shí)物檢驗(yàn)。但是由于部分原因，無(wú)法完成實(shí)地考察及實(shí)物檢驗(yàn)。所以，對(duì)于這些問(wèn)題只有通過(guò)本人進(jìn)行上網(wǎng)搜索相關(guān)論文、報(bào)道和視頻來(lái)輔助完成此次課題任務(wù)。本文也涵蓋了大量的計(jì)算和編程，所以對(duì)于這個(gè)本人將通過(guò)以往所學(xué)過(guò)的知識(shí)和設(shè)計(jì)期間內(nèi)的學(xué)習(xí)與之相關(guān)的知識(shí)來(lái)更好的完成這個(gè)設(shè)計(jì)。6、 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；6.1工作方案：1、課題大部分相關(guān)信息通過(guò)老師輔導(dǎo)及上網(wǎng)查找來(lái)補(bǔ)充和完善；2、通過(guò)對(duì)曾經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用來(lái)完成課題6.2擬定工作進(jìn)度（以周為單位）：第1到2周： 熟悉題目,開(kāi)始查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告。第3到4周： 消化資料，設(shè)計(jì)方案。 第5周： 方案研究，確定具體方案，做出開(kāi)題報(bào)告。第6到7周： 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算。第8到9周： 進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖。第10到11周：完成圖紙，進(jìn)行設(shè)計(jì)論文。第12到13周：完成設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備有關(guān)畢業(yè)答辯。第14周： 交畢業(yè)設(shè)計(jì)的各種資料，并進(jìn)行答辯。主要參考文獻(xiàn)1 張連山.我國(guó)抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)J.鉆采工藝，1996，19（6）.2 馮耀忠，李光，韓煒等.國(guó)外抽油技術(shù)的新發(fā)展J.石油機(jī)械，2000，28（10）.3 張連山.也論抽油機(jī)應(yīng)具備的基本性能J.石油機(jī)械，1995，23（11）.4 張連山.我國(guó)有桿技術(shù)發(fā)展前景J.石油機(jī)械，1992，20（8）.5 孔昭瑞.國(guó)內(nèi)抽油機(jī)的發(fā)展趨向J.石油機(jī)械，1995，23（2）.6 杜風(fēng)華，李新華.勝利油田氣平衡式鏈條抽油機(jī)技術(shù)改造J.鉆采工藝，2002，257 LCJ1250鏈條抽油機(jī)平衡方式改造的實(shí)踐J.石油機(jī)械，1999，26（6）學(xué)生簽名 年 月 日指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽名 年 月 日塔里木大學(xué) 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄課題名稱 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯情況記錄表答辯時(shí)間答辯地點(diǎn)答辯組成員答辯情況記錄 記錄人 答辯組評(píng)語(yǔ)及答辯成績(jī)負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日學(xué)院答辯委員會(huì)意見(jiàn)負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名班級(jí)論文（設(shè)計(jì)）題目評(píng)定項(xiàng)目指導(dǎo)教師評(píng)分（20%）評(píng)閱教師評(píng)分（20%）答辯小組評(píng)分（60%）原始得分（百分制）按評(píng)分比例折合得分總分等級(jí)評(píng)定根據(jù)指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯專家組評(píng)審意見(jiàn)，經(jīng)綜合評(píng)定，該生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的等級(jí)為：學(xué)院答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日機(jī)械電氣化工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（論文）題目 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目序號(hào)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)比例指導(dǎo)教師評(píng)分評(píng)閱教師評(píng)分設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容（60分）1設(shè)計(jì)合理，調(diào)查或試驗(yàn)方法正確，無(wú)明顯漏洞，數(shù)據(jù)詳實(shí)、正確，統(tǒng)計(jì)分析方法科學(xué)，圖紙表達(dá)準(zhǔn)確、規(guī)范25分2立題有新意，觀點(diǎn)新穎，科學(xué)性強(qiáng)；目的明確，中心突出，選題有理論意義或?qū)ιa(chǎn)實(shí)踐有指導(dǎo)意義或有參考價(jià)值20分3設(shè)計(jì)（論文）工作量大小10分4無(wú)圖表重復(fù)現(xiàn)象，圖表自明性較強(qiáng)、運(yùn)用恰當(dāng)5分設(shè)計(jì)（論文）寫作（40分）5文體規(guī)范，符合學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的書寫格式要求，參考文獻(xiàn)引用規(guī)范、恰當(dāng)10分6觀點(diǎn)正確，觀點(diǎn)與材料統(tǒng)一，實(shí)事求是，無(wú)主觀臆測(cè)及言過(guò)其實(shí)現(xiàn)象15分7論證邏輯嚴(yán)密，推理正確，層次分明，條理清楚；文理通暢，無(wú)語(yǔ)法、文字錯(cuò)誤，公式、中英文、標(biāo)點(diǎn)等應(yīng)用錯(cuò)誤15分合計(jì)指導(dǎo)教師意見(jiàn)：指導(dǎo)教師（簽名） 評(píng)閱教師意見(jiàn)：評(píng)閱教師（簽名） 前 言鏈條抽油機(jī)是我國(guó)首創(chuàng)的一種性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)新穎的新型抽油機(jī)，較其它類型的抽油機(jī)有許多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如體積小，重量輕，耗能少，沖次低，沖程長(zhǎng)，懸點(diǎn)加速度變化小，減速器扭矩小和易于安裝等，特別適合于稠油、高凝油和深層油的開(kāi)采。對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著造價(jià)高，外形尺寸大，使用中消耗功率多等問(wèn)題。按照采油工藝的要求，國(guó)內(nèi)外都在研制長(zhǎng)沖程，大載荷，低沖次，高效節(jié)能的抽油機(jī)。其中鏈條抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低，沖程長(zhǎng)，懸點(diǎn)加速度變化小，慣性載荷小，運(yùn)行平穩(wěn)，減速器額定扭矩小和易于安裝等特點(diǎn)本文闡述了一種新型的鏈條抽油機(jī)，利用增大轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)原理、滑輪組增倍原理對(duì)現(xiàn)有抽油機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)改進(jìn)部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，對(duì)零部件進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。改進(jìn)后的抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、耗能少、沖次少、長(zhǎng)沖程、懸點(diǎn)加速度變化小、慣性載荷小、運(yùn)行平穩(wěn)、減速器輸出扭矩小、易于安裝、維護(hù)使用方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足抽油機(jī)一年365天無(wú)人看守連續(xù)工作的目的。 目錄1 緒論11.1選題的目的與意義11.2發(fā)展的趨勢(shì)11.3本課題主要討論的問(wèn)題12 總體方案確定22.1方案確定22.2結(jié)構(gòu)和工作原理23 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)33.1帶、減速器設(shè)計(jì)33.1.1 V帶設(shè)計(jì)43.1.2減速器設(shè)計(jì)53.1.3減速器軸計(jì)算及軸承選擇123.1.4減速器軸的校核143.2四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)153.2.1四桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算153.2.2曲柄的設(shè)計(jì)153.2.3連桿的設(shè)計(jì)164 桁架和底座設(shè)計(jì)174.1底座設(shè)計(jì)174.2桁架設(shè)計(jì)174.3 桁架懸出部分的強(qiáng)度校核184.4鏈輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)194.4.1材料的選擇194.4.2齒數(shù)的確定194.4.3當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率194.4.4鏈條的型號(hào)和節(jié)距的確定194.4.5中心距、鏈節(jié)數(shù)的計(jì)算194.4.6鏈輪各個(gè)尺寸的計(jì)算204.4.7具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖204.5滑輪設(shè)計(jì)214.5.1滑輪設(shè)計(jì)214.6支承座設(shè)計(jì)224.6.1材料的選取224.6.2具體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)224.7增設(shè)失載保護(hù)裝置23小結(jié)25致 謝26參考文獻(xiàn)27塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論1.1選題的目的與意義隨著油田開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)大多數(shù)油田都已進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期，逐漸喪失自噴能力，基本上已從自噴轉(zhuǎn)入機(jī)采。80年代初，我國(guó)擁有機(jī)采油井2萬(wàn)口，占油井總數(shù)的57.3%，機(jī)采原油產(chǎn)量占總產(chǎn)量的27%。到80年代末，我國(guó)擁有機(jī)采油井3萬(wàn)口，占油井總數(shù)的85%，機(jī)采原油產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%。在這些機(jī)采油井中，采用抽油機(jī)有桿式抽油占90%，采用電潛泵、水力活塞泵、射流泵、氣舉等其他無(wú)桿式抽油占10%。隨著油田進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，機(jī)采油井的比重將進(jìn)一步加大，其中主要采用有桿式抽油。由此可見(jiàn)，抽油機(jī)在石油工業(yè)中具有舉足輕重、非同小可的重要地位。抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用由來(lái)已久，迄今已有百年的歷史。應(yīng)用最廣，普及最廣的應(yīng)屬游梁式抽油機(jī)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、可靠性高、耐久性好，操作維修方便。但是，在開(kāi)采稠油、高凝油、深層油、特別是高含水油田時(shí)，使用常規(guī)游梁式抽油機(jī)已無(wú)法實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、有效地開(kāi)采。對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著造價(jià)高，外形尺寸大，使用中消耗功率多等問(wèn)題。按照采油工藝的要求， 國(guó)內(nèi)外都在研制長(zhǎng)沖程，大載荷，低沖次， 高效節(jié)能的抽油機(jī) 。其中鏈條抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低，沖程長(zhǎng)，懸點(diǎn)加速度變化小，慣性載荷小，運(yùn)行平穩(wěn)，減速器額定扭矩小和易于安裝，設(shè)計(jì)改進(jìn)發(fā)展空間大等特點(diǎn)，得到了普遍發(fā)展。1.2發(fā)展的趨勢(shì)抽油機(jī)的產(chǎn)生和使用由來(lái)已久，迄今已有百年的歷史。應(yīng)用最廣，普及最廣的應(yīng)屬游梁式抽油機(jī)，早在120年前就誕生了，目前，在世界各個(gè)產(chǎn)油國(guó)仍在大面積的廣泛應(yīng)用。美國(guó)擁有40萬(wàn)臺(tái)，我國(guó)擁有2 .7萬(wàn)臺(tái)，一百多年來(lái)，游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理沒(méi)有實(shí)質(zhì)性變化。我國(guó)的抽油機(jī)制造業(yè)已有40年歷史，經(jīng)過(guò)了進(jìn)口修配、仿制試制、設(shè)計(jì)研制三個(gè)階段。50年代以進(jìn)口為主，修配為輔。60-70年代在仿制的基礎(chǔ)上進(jìn)行試制，1975年制定國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)基本形式與參數(shù)，1980年制定抽油機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸和技術(shù)條件。從此開(kāi)始自行設(shè)計(jì)，研究制造國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，不僅滿足自給，而且還部分出口，目前，我國(guó)已有蘭州石油機(jī)械廠、蘭州通用石油機(jī)械廠、寶雞石油機(jī)械廠、第二石油機(jī)械廠、等30多家抽油機(jī)制造廠，年生產(chǎn)抽油機(jī)上萬(wàn)臺(tái)，蘭州石油機(jī)械廠、蘭州通用石油機(jī)械廠、寶雞石油機(jī)械廠、第二石油機(jī)械廠等廠家先后獲得API商標(biāo)使用許可證，抽油機(jī)出口美國(guó)，從而使國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)打入國(guó)際市場(chǎng)，躋身于世界先進(jìn)行列?，F(xiàn)有技術(shù)所提供的抽油機(jī)，主要有游梁式抽油機(jī)、異型抽油機(jī)、鏈條式抽油機(jī)等，其中游梁式抽油機(jī)是我國(guó)使用最早，用量最大的一種類型，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，使用壽命最長(zhǎng)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，它的不足之處在于驢頭尺寸過(guò)大，因而自重大，能耗高，沖程短，隨著油田開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)移,我國(guó)大多數(shù)油田都已進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期油井普遍出現(xiàn)稠油、高凝油、深層油、特別是高含水油田時(shí)，使用常規(guī)游梁式抽油機(jī)已無(wú)法實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、有效地開(kāi)采。對(duì)游梁式抽油機(jī)進(jìn)行增大行程的改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著造價(jià)高，外形尺寸大等缺點(diǎn)。因此，國(guó)內(nèi)外都在研制長(zhǎng)沖程，大載荷，低沖次， 高效節(jié)能的抽油機(jī)。其中鏈條抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，耗能少，沖次低， 沖程長(zhǎng)，懸點(diǎn)加速度變化小，慣性載荷小，運(yùn)行平穩(wěn)、減速器額定扭矩小、易于安裝，設(shè)計(jì)改進(jìn)和發(fā)展空間大等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到各國(guó)研究者的親瞇，得到了普遍發(fā)展。1.3本課題主要討論的問(wèn)題本次設(shè)計(jì)利用增大轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、懸點(diǎn)載荷大、沖程長(zhǎng)、沖次少，減速機(jī)輸出扭矩小，重量輕，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)復(fù)動(dòng)增距滑輪組隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用滑輪組的增倍原理和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)動(dòng)增距動(dòng)力消耗與同類機(jī)型相比降低10%，維護(hù)使用方便，滿足抽油機(jī)一年365天連續(xù)工作的目的,結(jié)合實(shí)際，解決具體生產(chǎn)問(wèn)題。抽油機(jī)的工作性能指標(biāo)包括懸點(diǎn)載荷、沖程、沖次、減速機(jī)扭矩、單井井口產(chǎn)量等技術(shù)參數(shù)。隨著油田不斷開(kāi)發(fā)，油井含水比不斷增大，泵掛深度不斷增加，動(dòng)液面不斷下降，勢(shì)必引起懸點(diǎn)負(fù)荷增大，同時(shí)引起減速器扭矩的增大，泵徑、沖程、沖次也要根據(jù)工況的變化而經(jīng)常調(diào)節(jié)。抽油機(jī)常年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工況復(fù)雜多變，加之無(wú)人監(jiān)護(hù)，管理不便，因而要求其工作必須可靠。對(duì)于油礦設(shè)備來(lái)說(shuō)，可靠性是最重要的技術(shù)指標(biāo)，抽油機(jī)發(fā)生故障將會(huì)造成停產(chǎn)待修、油井破壞等重大事故和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。加之游梁式抽油機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)諸多不利因素，針對(duì)上述實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)鏈條抽油機(jī)改進(jìn)方案是符合實(shí)際需求的。2 總體方案確定2.1方案確定本次設(shè)計(jì)利用增大轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、懸點(diǎn)載荷大、沖程長(zhǎng)、沖次少，減速機(jī)輸出扭矩小，重量輕，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)復(fù)動(dòng)增距滑輪組隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用滑輪組的增倍原理和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)動(dòng)增距。改進(jìn)費(fèi)用，動(dòng)力消耗低于游梁式抽油機(jī)，且維護(hù)方便。通過(guò)這次改進(jìn)設(shè)計(jì)，使鏈條抽油機(jī)能夠在較為苛刻的環(huán)境下良好的工作，滿足抽油機(jī)一年365天無(wú)人看守、連續(xù)工作的目的，適應(yīng)的工作范圍面更寬。因此本方改進(jìn)案符合實(shí)際需求。2.2結(jié)構(gòu)和工作原理(1)、結(jié)構(gòu)草圖如圖2.1及圖2.2：圖2.1總裝草圖 主視圖圖2.2總裝草圖 側(cè)視圖1.底座2.電機(jī)3.大帶輪4.減速器5.曲柄6.連桿7.重力平衡塊8.鏈條9.大鏈輪10.小鏈輪11.小滑輪12.定位輪機(jī)構(gòu)13.軸承1 14.懸架15.推桿機(jī)構(gòu) 16.抽油桿17.桁架18.軸承2 19.小帶輪(2)、工作原理如上兩圖所示，當(dāng)懸繩器處在最低位置時(shí)，重力平衡機(jī)構(gòu)7尾部處在上擺角的最高位置，浮動(dòng)增距滑輪組和拉桿及平衡塊處在最高位置，曲柄連桿機(jī)構(gòu)處在上支點(diǎn)換向位置，此時(shí)，各部件儲(chǔ)存的勢(shì)能最大，開(kāi)啟電機(jī)2動(dòng)力經(jīng)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、減速器4帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，各部件儲(chǔ)存的勢(shì)能變?yōu)閯?dòng)能做功，曲柄連桿機(jī)構(gòu)6中的連桿牽動(dòng)橫軸17帶動(dòng)重力平衡塊7繞著主軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)下行，傳動(dòng)鏈條8在重力平衡塊7的拉動(dòng)下帶動(dòng)天輪機(jī)構(gòu)13中的小直徑滑輪逆時(shí)針纏繞傳動(dòng)鋼絲繩8，再由小鏈輪11帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而使大鏈輪跟著轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)由大鏈輪9帶動(dòng)小鏈輪10轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，小鏈輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)定位滑輪14牽拉懸繩器帶動(dòng)抽油桿16上行抽油，當(dāng)重力平衡塊7帶動(dòng)復(fù)動(dòng)增距滑輪組和拉桿下行到最低位置時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至下止點(diǎn)換向位置，各部件儲(chǔ)存的勢(shì)能降到最小，懸繩器帶動(dòng)抽油桿16上行至最高位置，抽油工作行程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)2繼續(xù)運(yùn)行，通過(guò)前述的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)曲柄5繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)過(guò)下止點(diǎn)換向位置，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)6中的連桿推動(dòng)橫梁17和重力平衡塊7向上移動(dòng)，這時(shí)通過(guò)抽油桿16的慣性作用帶動(dòng)定位輪12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)小鏈輪10帶動(dòng)大鏈輪9從而使小鏈輪11順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)各部件將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，同時(shí)與懸繩器相連的抽油桿16從最高位置下落，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能對(duì)傳動(dòng)部件做功，曲柄連桿機(jī)構(gòu)到達(dá)止點(diǎn)的換向位置，抽油機(jī)空載行程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)曲柄6繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)過(guò)上止點(diǎn)換向位置，連桿6牽拉橫軸17和重力平衡塊7帶動(dòng)復(fù)動(dòng)增距滑輪組和拉桿繞著主軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)下行，開(kāi)始下一個(gè)抽油工作循環(huán)。3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)3.1帶、減速器設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。基本組成零件為帶輪（主動(dòng)輪和從動(dòng)輪）和傳動(dòng)帶，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是把電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)一定的傳動(dòng)比傳給減速器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與減速器通過(guò)帶間接連接起來(lái)。選電機(jī)的型號(hào)Y200L-8，查表的，設(shè)計(jì)抽油桿的沖次3.1.1 V帶設(shè)計(jì)1、傳動(dòng)比的確定查表得帶得傳動(dòng)比一般推薦.本次設(shè)計(jì)取查表得則減速器的輸入轉(zhuǎn)速減速器的總的降速比2、皮帶確定查表得則電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率（1）帶型號(hào)選擇-查表得選擇V帶的型號(hào)為C型查表得初選小帶輪的直徑為則大帶輪的直徑（2）帶速計(jì)算 查表得符合推薦值范圍故合適（3）中心距及帶長(zhǎng)計(jì)算 （3.1）則帶入數(shù)據(jù)有初取 （3.2）查表得取 （3.3）則實(shí)際中心距中心距變換范圍（4）帶包角的驗(yàn)算符合（5）V帶根數(shù)的確定查表得則根數(shù) 取根4=Z(6）初拉力得計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)P149表8-3的則實(shí)際(7)壓軸力的計(jì)算(8)小帶輪尺寸設(shè)計(jì)查表得電機(jī)Y200L-8輸出軸的直徑，長(zhǎng)度鍵槽的寬，,則鍵槽的高度=.查表得帶和輪連接時(shí)的各個(gè)參數(shù)(9)選帶輪的材料為Q235,小帶輪零件圖如圖3-1：圖3-1 小帶輪零件圖3.1.2減速器設(shè)計(jì)I級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)比計(jì)算查表得本次設(shè)計(jì)取系數(shù)為1.4則(2)功率、轉(zhuǎn)速計(jì)算有設(shè)計(jì)要求可得齒輪的轉(zhuǎn)速不高，故選擇八級(jí)精度。(3)齒輪材料的選擇選擇小齒輪的材料為，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45號(hào)鋼，硬度為240HBS，兩者相差40HBS(4)齒數(shù)的選擇選小齒輪的齒數(shù)為取(5)齒輪具體的設(shè)計(jì)初選螺旋角，載荷系數(shù)，查表得選齒寬系數(shù)，查表得選區(qū)域系數(shù)。查表得材料的彈性影響系數(shù)查表得則小齒輪的轉(zhuǎn)距查表得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (3.4)查表得接觸疲勞壽命系數(shù)取失效概率，安全系數(shù) （3.5）小齒輪的分度圓直徑 (3.6) 計(jì)算圓周速度v計(jì)算齒寬b及模數(shù) 齒高寬高比查表得使用系數(shù)，8級(jí)精度查表得得 則縱向重合度查表得，則載荷系數(shù)則校合分度圓直徑計(jì)算模數(shù)齒跟彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)動(dòng)載系數(shù)縱向重合度 查表得螺旋角影響系數(shù)則當(dāng)量齒數(shù)查表得取齒型系數(shù)得查表得應(yīng)力校合系數(shù)計(jì)算大小齒輪的查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查表得取疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)則小齒輪大齒輪大齒輪的數(shù)值大則設(shè)計(jì)模數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，為了符合兩者取，就可以滿足強(qiáng)度，但為了同是滿足強(qiáng)度，取分度圓直徑則取，則取則中心距按圓整后的中心距修正螺旋角變化不大不需要修改，則大齒輪的分度圓直徑為 (6)齒輪幾何要素的尺寸計(jì)算查表得得大齒輪的齒頂圓直徑為大齒輪的齒根圓直徑為小齒輪的齒頂圓直徑為小齒輪的齒根圓直徑為則小齒輪的寬度為取大齒輪的寬度為（7）小齒輪的具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-2圖3-2 小齒輪零件圖II級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)比的分配(2)功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算由設(shè)計(jì)要求可得齒輪的轉(zhuǎn)速不高，故選擇八級(jí)精度。(3)齒輪材料的選擇選擇小齒輪的材料為40Cr，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45號(hào)鋼，硬度為240HBS，兩者相差40HBS(4)齒數(shù)的選擇初選小齒輪的齒數(shù)為則大齒輪的齒數(shù)取(5)齒輪具體的設(shè)計(jì)初選螺旋角，載荷系數(shù)，查表得選齒寬系數(shù)，查表得選區(qū)域系數(shù)。查表得材料的彈性影響系數(shù)查表得得小齒輪的轉(zhuǎn)距查表得得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查表得取接觸疲勞壽命系數(shù)取失效概率，安全系數(shù)由式10-12得由式得小齒輪的分度圓直徑計(jì)算圓周速度V計(jì)算齒寬不b及模數(shù)齒高寬高比查表得使用系數(shù)，8級(jí)精度查表得得 則縱向重合度查表得，則載荷系數(shù)則校合分度圓直徑計(jì)算模數(shù)齒跟彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)動(dòng)載系數(shù)由縱向重合度 查表得螺旋角影響系數(shù)則當(dāng)量齒數(shù)查表得取齒型系數(shù)得查取應(yīng)力校合系數(shù)計(jì)算大小齒輪的查表得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查表得疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)小齒輪大齒輪大齒輪的數(shù)值大則設(shè)計(jì)模數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，為了符合兩者取，就可以滿足強(qiáng)度，但為了同是滿足強(qiáng)度，取分度圓直徑則取，則取則中心距按圓整后的中心距修正螺旋角變化不大不需要修改，則大齒輪的分度圓直徑為 (6)齒輪幾何要素的尺寸計(jì)算查表得大齒輪的齒頂圓直徑為大齒輪的齒根圓直徑為小齒輪的齒頂圓直徑為 小齒輪的齒根圓直徑為則小齒輪的寬度為取大齒輪的寬度為3.1.3減速器軸計(jì)算及軸承選擇1、減速器軸徑的計(jì)算軸徑的初算 （3.7）其中P為軸所傳遞的功率,n為軸的轉(zhuǎn)速,C可由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P18表3-1得出,本次設(shè)計(jì)取。抽油機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)工作，減速器作為動(dòng)力輸出，所以對(duì)減速器軸的要求較高查表選軸的材料為20Cr，許用彎曲應(yīng)力，剪切疲勞極限彎曲疲勞極限屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度極限硬度5662HBS由, 由, 由, 2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸的計(jì)算 根據(jù)前面帶輪的寬度，減速器軸的寬度及軸承端蓋厚度，及各部分間隙可算得減速器一軸的長(zhǎng)度。 由計(jì)算的，取與減速器相連軸的直徑為d=42mm，為了滿足軸向定位要求需要制出一軸肩查表可得r=1.6mm,取安裝軸處的直徑d=50mm，為了滿足軸向定位要求需要制出一軸肩查表可得r=1.6mm，則此時(shí)軸的直徑為d=56mm為了方便定位在齒輪安裝處需設(shè)計(jì)一軸肩查表得r=2mm，則安裝齒輪處的直徑降為d=56mm，同樣在安裝軸承處設(shè)軸肩的高度r=1.6，安裝軸處的直徑降為d=50mm具體設(shè)計(jì)如圖3-3圖3-3 減速器一軸零件圖同樣的方法可設(shè)計(jì)的軸二的具體尺寸和結(jié)構(gòu)如如圖3-4：圖3-4 減速器二軸零件圖3、軸承的選取本次設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的?；窘Y(jié)構(gòu)分為四部分：1、內(nèi)圈2、外圈3、滾動(dòng)體4、保持架。由設(shè)計(jì)可知減速器軸承既承受軸向力，又承受徑向力。查表得選擇圓錐滾子軸承機(jī)構(gòu)代號(hào)30000，由軸一支撐處的直徑選一軸選擇軸承代號(hào)30210小徑大徑寬由軸二支撐處的直徑選二軸的軸承型號(hào)為30216小徑大徑寬由軸三支撐處的直徑選三軸的軸承型號(hào)為30228小徑大徑寬。4、鍵的選擇本次設(shè)計(jì)減速器所使用的鍵全部選用平鍵，由設(shè)計(jì)圖可得軸一安裝齒輪處的直徑d=56mm，查表可得鍵的基本尺寸b=16mm，h=10mm，選長(zhǎng)度L=125mm.安裝帶輪處軸的直徑為d=42mm，查表可得鍵的基本尺寸b=12mm，h=8mm，選長(zhǎng)度L=110mm。軸二安裝齒輪處的軸徑均為d=86mm，查表可得鍵的基本尺寸b=25mm，h=14mm，選長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)=160mm，L=90mm。3.1.4減速器軸的校核減速器軸的校核，減速器共有三軸，我們著重對(duì)一軸進(jìn)行校核。1、軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算由上面的計(jì)算可知軸上的功率，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩2、齒輪上作用力的計(jì)算由上面的計(jì)算可知齒輪的分度圓直徑則有,，式中，3、軸的尺寸設(shè)計(jì)如上面4、軸上載荷的計(jì)算從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩中可以看出C截面為軸的危險(xiǎn)面現(xiàn)在將C處的數(shù)據(jù)列于表3.1：表3-1載 荷水平面垂直面支反力F 彎矩M總彎矩扭矩T5、校核軸的強(qiáng)度軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取查表得其中W可查表得到查表15-1得 因此軸是安全的。3.2四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1四桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的條件查表得曲柄連桿機(jī)構(gòu)則桿長(zhǎng)條件如下：(1)組成周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。(2)最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度其余兩桿的長(zhǎng)度之和。取曲柄的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=500mm，出設(shè)計(jì)其它的尺寸如圖3-5：圖3-52、轉(zhuǎn)角的計(jì)算如上圖所示L1為曲柄原動(dòng)件，S2C,S2D分別為搖桿L3的兩個(gè)極限位置出選擇各個(gè)參數(shù)如圖當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)的L1,L2處在同一直線及S1BD在同一直線時(shí)則根據(jù)余弦公式其中a ，b為相鄰的邊則有當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)L1,L2重合時(shí)及AS1C在同一直線時(shí)則有則曲桿L3的轉(zhuǎn)角初選轉(zhuǎn)角，如最后有不合適的地方，稍加以調(diào)整3.2.2曲柄的設(shè)計(jì)由上面計(jì)算可得減速器三軸的直徑為d=136.14mm取d=140mm曲柄的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=500mm,選曲柄的材料為Q235A,具體結(jié)構(gòu)和尺寸如如圖3-6圖3-6 曲柄零件圖3.2.3連桿的設(shè)計(jì)選連桿的材料為Q235A，具體的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-7圖3-7連桿零件圖4 桁架和底座設(shè)計(jì)4.1底座設(shè)計(jì)1、材料選擇底座一面固定在地面上，另一面是固定減速器和桁架的，通過(guò)底座來(lái)確保減速器與電機(jī)、桁架之間的距離，從而確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。所以底座的結(jié)構(gòu)和所選的材料對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是非常重要的。查表得選底座的材料為Q235的等邊角鋼和槽鋼構(gòu)成角鋼號(hào)數(shù)10，厚度為d=12mm寬度為b=100mm，取槽鋼的型號(hào)為20a高度H=200mm寬度b=70mm，根據(jù)前面減速器的寬度及長(zhǎng)度,四桿機(jī)構(gòu)可計(jì)算得底座的具體尺寸。2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖4.1 底座零件圖圖4-1底座 4.2桁架設(shè)計(jì)1、材料選擇桁架固定在底座上。保證減速器與四桿機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)與天輪、天輪與滑輪的尺寸，幾乎支撐整個(gè)系統(tǒng)的重量。本次設(shè)計(jì)桁架由不同的角鋼焊接而成。查表得選角鋼規(guī)格表分別選取桁架的材料Q235號(hào)角鋼，角鋼號(hào)數(shù)分別為11、18、16具體尺寸如下： 12號(hào)鋼尺寸，16號(hào)鋼尺寸，18號(hào)鋼尺寸，20號(hào)鋼尺寸。根據(jù)曲柄連桿機(jī)、鋼絲繩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及底座的尺寸得桁架的結(jié)構(gòu)和尺寸如下2、具體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖如圖4-2圖4-2桁架零件圖4.3 桁架懸出部分的強(qiáng)度校核我國(guó)近幾年現(xiàn)場(chǎng)使用的抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷能力多為8O120kN，本次設(shè)計(jì)為100KN.現(xiàn)在對(duì)懸架進(jìn)行校核。受力簡(jiǎn)化圖如圖4.3所示：圖4.3懸架的校核1 受力分析在水平方向有：在豎直方向有：聯(lián)合方程可得2 懸架進(jìn)行校核選擇角鋼的得材料為Q235查表得角鋼的許用應(yīng)力，截面面積 （4.1）故此懸架架是安全的。4.4鏈輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)4.4.1材料的選擇鏈輪機(jī)構(gòu)是將四桿機(jī)構(gòu)和天輪連接器來(lái)的重要部件，同時(shí)也是將四桿機(jī)構(gòu)所傳遞動(dòng)力通過(guò)鋼絲鏈條傳送給小鏈輪，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。鏈輪為傳遞動(dòng)力的重要部件，對(duì)材料的要求較高。小鏈輪為主動(dòng)輪，查表得選小鏈輪的材料為20Cr，熱處理的方式滲碳、淬火、回火，處理后硬度5060HBC,齒數(shù)大鏈輪為從動(dòng)輪選擇材料為Q235,熱處理的方式焊接后退火,熱處理后的硬度為140HBS4.4.2齒數(shù)的確定已知傳遞的功率不大由查表得選擇滾子鏈,鏈速最大的傳動(dòng)比本次設(shè)計(jì)取因?yàn)樾℃溳喌凝X數(shù),取則大鏈輪的齒數(shù)由四桿機(jī)構(gòu)可得大輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速則小鏈輪的速度為4.4.3當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 （4.2）查表得 ，選擇三排鏈則4.4.4鏈條的型號(hào)和節(jié)距的確定根據(jù)和小鏈輪的轉(zhuǎn)速查表得選擇鏈的型號(hào)40A查表可得鏈條的節(jié)距，滾子直徑排距，則可得鏈輪的寬度為4.4.5中心距、鏈節(jié)數(shù)的計(jì)算 （4.3）為了使結(jié)構(gòu)緊湊，本次設(shè)計(jì)取中心距 （4.4）為了使得鏈條的過(guò)渡鏈接，將圓整為 （4.5）查表得則鏈傳動(dòng)的最大中心距4.4.6鏈輪各個(gè)尺寸的計(jì)算小鏈輪的尺寸查表可得分度圓直徑 （4.6）齒頂圓直徑 （4.7）齒根圓直徑 （4.8）同理的大鏈輪的尺寸參數(shù)分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑 4.4.7具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖小鏈輪圖如如圖3.9所示. 圖4-4 小鏈輪零件圖大鏈輪圖如圖4-5圖4-5 大鏈輪零件圖4.5滑輪設(shè)計(jì)4.5.1滑輪設(shè)計(jì)1、材料的選擇選擇滑輪的材料為HT2502、滑輪的具體設(shè)計(jì)取滑輪的直徑3、滑輪軸承的選取由結(jié)構(gòu)可得滑倫軸承主要承受軸向力，所以我們也選深溝球軸承,由機(jī)械設(shè)計(jì)P309表13-1得結(jié)構(gòu)代號(hào)為60000，選軸承的型號(hào)為6036內(nèi)徑外徑寬,4、滑輪軸的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用軸輪連體式，具體的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖4-6圖4-6 滑輪零件圖4.6支承座設(shè)計(jì) 支承座分為上下兩個(gè)部，主要是用來(lái)支撐軸承。本次設(shè)計(jì)共有三處使用：1、四桿機(jī)構(gòu)處支撐大鏈輪2、桁架上支撐天輪處3、懸架支撐滑輪處。4.6.1材料的選取因?yàn)橹С凶屋S承,故選擇支承座的材料為HT200，桁架兩處的輪使用的軸承相同，都選軸承的型號(hào)為6036，內(nèi)徑外徑寬,4.6.2具體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)由上面軸承的選擇可得出支撐座的內(nèi)徑為280mm,具體的結(jié)構(gòu)和尺寸如設(shè)計(jì)如圖4-7,4-8所示，支承座上圖4-7 軸承座上支承座下圖4-8 軸承座下4.7增設(shè)失載保護(hù)裝置為了防止光桿或鋼絲繩斷裂而引起重達(dá)6t的往返架主體突然下落，進(jìn)而撞擊破壞機(jī)架，設(shè)計(jì)了電磁式失載保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生失載時(shí)，主電源即自動(dòng)切斷使重錘下落，實(shí)施剎車。待故障處理后，按下控制箱內(nèi)的復(fù)位按鈕，使重錘復(fù)位。4.8改善潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑不充分是造成機(jī)器零部件過(guò)早磨損的主要原因。鏈條抽油機(jī)原有的潤(rùn)滑系統(tǒng)不能對(duì)換向機(jī)構(gòu)實(shí)施潤(rùn)滑，致使換向機(jī)構(gòu)早期磨損，并產(chǎn)生換向噪音，甚至影響換向機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，重新設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)，增加對(duì)換向機(jī)構(gòu)及導(dǎo)軌的潤(rùn)滑，可明顯減輕機(jī)件的磨損，降低換向噪音，從而提高了整機(jī)的使用壽命4.9氣平衡改為重力平衡氣平衡系統(tǒng)由于受磨損、漏氣及其他因素的影響，使抽油機(jī)經(jīng)常于不平衡狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整機(jī)過(guò)早損壞和可靠性變差。鑒于目前油田待修理的鏈條抽油機(jī)數(shù)量較多的狀況，先從平衡原理上進(jìn)行改進(jìn)，采用較可靠的重力平衡代替氣平衡，去掉平衡缸、平衡鏈輪和空氣包，加固往返架主體，配掛放置平衡塊的配重箱，最大平衡重達(dá)6500kg。根據(jù)懸點(diǎn)載荷的不同，選擇相應(yīng)的重力平衡。小結(jié)1.本次設(shè)計(jì)利用增大轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)原理，改進(jìn)抽油機(jī)的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、懸點(diǎn)載荷大、沖程長(zhǎng)、沖次少，減速機(jī)輸出扭矩小，重量輕。2.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)復(fù)動(dòng)增距滑輪組隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用鏈輪輪組的增倍原理和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)動(dòng)增距動(dòng)力消耗與同類機(jī)型相比降低10%。3.維護(hù)使用方便，滿足抽油機(jī)一年365天連續(xù)工作的目的,結(jié)合實(shí)際解決具體生產(chǎn)或社會(huì)實(shí)際問(wèn)題。4.通過(guò)重力平衡機(jī)構(gòu)可以使抽油桿在抽油和下行的過(guò)程中更加節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力消耗。5.增加了過(guò)載保護(hù)，使得對(duì)抽油桿拉繩的突然斷裂有了很好的防御方法。6.由于此次是本人第一次設(shè)計(jì)，所以因資歷尚淺帶來(lái)的一些技術(shù)性問(wèn)題可能沒(méi)有察覺(jué)，該設(shè)計(jì)的存在的問(wèn)題我會(huì)不斷地對(duì)其進(jìn)行完善。致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在我的指導(dǎo)老師廖結(jié)安老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的教學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。正是由于廖結(jié)安老師的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。廖結(jié)安老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想上給我以廣泛點(diǎn)播，在此謹(jǐn)向廖結(jié)安老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心情久久難以平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，是你們默默奉獻(xiàn)養(yǎng)育了我，謝謝你們!再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！祝你們工作順利，萬(wàn)事大吉。參考文獻(xiàn)1濮良貴 ，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第八版.高等教育出版設(shè).2006.52何銘新 ，錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.第五版.高等教育出版社.2005.43陸玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第四版.機(jī)械工業(yè)出版社. 2008.64孫桓 ，陳作模 ，葛文杰.機(jī)械原理 .第七版. 高等教育出版社. 2006.5 5哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)(I).第六版.高等教育出版2002.8 6白象忠.材料力學(xué).科學(xué)出版社.2007.27 范欽珊 ，殷雅俊.材料力學(xué).清華大學(xué)出版社.2004.98化學(xué)工業(yè)出版社編寫組機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社.1989 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