油田抽油机设计Word格式文档下载.doc
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()方案为整体布局最小,传动平稳,而且可以实现较大的传动比,但是抽油机要求长时间的工作,由于涡杆传动效率低,功率损失大,很不经济。
图c方案布局比较小,但是圆锥齿轮加工较困难,特别的是大直径,大模数的锥轮,所以一般不采用。
图a布局一般,传动效率好,加工比较方便,且适合长期的工作环境。
最终方案确定:
电动机→传动系统→执行机构(如下图)
三、设计原始数据:
每日抽油量
12.3
冲程
0.4
摇杆长度
1.5
1
许用压力角
32
行程速比系数
1.08
平衡重
840
泵筒和活塞的直径
0.038
下泵深度
300
抽
油
杆
直径
不同直径抽油杆连接长度
四、电动机的选择:
1.每日抽油量的计算:
其中,
,
;
则,那么;
2.抽油机最大负荷的计算:
式中,为液柱质量负荷:
其中,为抽油杆的总长度(单位:
),等于下井深度300;
为抽油杆质量负荷:
其中,、和、分别为不同直径抽油杆的每米长质量及连接长度,由原始数据查取;
,,;
则,
3.电动机所需功率:
式中,为传动装置的总效率,为曲柄轴转速,为曲柄轴上的最大转矩,可由下式计算:
代入数据可得:
又知,带传动效率,轴承传动效率,齿轮传动效率,联轴器传动效率,则
传动装置总效率:
那么,
综上,选择电动机,额定功率,额定转速;
五、传动比分配:
电动机满载转速;
那么,机构总传动比;
取带传动传动比;
则高速齿轮传动比与低速齿轮传动比为
又因为
则,,;
六、执行机构尺寸计算:
执行机构如下图:
根据原始数据有:
,;
行程速比系数;
由于,则点位于圆内,如下图:
,其中;
其中,由于,则:
解得:
七、机构运动分析:
1.数学模型
如图所示,取以A点为原点、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
即
摆角分析:
由式的实部和虚部分别相等可得
经计算解得
速度分析:
将式对时间求导可得
实部和虚部分别相等可得
解得
加速度分析:
将式对时间求二阶导可得
2.框图设计
3.程序和计算结果
VisualC++程序
#include"
stdio.h"
math.h"
voidmain()
{floatab=0.1437893,bc=1.2614775,cd=1.5,ad=1.41093,pi=3.141593,w1=21.894,w2,w3,e1,e2,e3,r,k,a,b,c,p1,p2,p3,t,t1,t2,t3;
r=(bc*bc-cd*cd-(ad-ab)*(ad-ab))/(2*cd*(ad-ab));
p3=atan(sqrt(1-r*r)/r);
if(p3<
0)p3=p3+pi;
for(p1=0;
p1<
=2*pi;
p1+=pi/18)
{t=ad*ad+cd*cd+ab*ab-bc*bc;
a=-sin(p1);
b=ad/ab-cos(p1);
c=t/(2*ab*cd)-ad/cd*cos(p1);
t1=2*atan((a+sqrt(a*a+b*b-c*c))/(b-c));
t2=2*atan((a-sqrt(a*a+b*b-c*c))/(b-c));
if(fabs(t1-p3)<
fabs(t2-p3))p3=t1;
else
p3=t2;
p2=atan((cd*sin(p3)-ab*sin(p1))/(ad+cd*cos(p3)-ab*cos(p1)));
w2=-ab*sin(p1-p3)*w1/(bc*sin(p2-p3));
w3=ab*sin(p1-p2)*w1/(cd*sin(p3-p2));
e2=(ab*w1*w1*cos(p1-p3)+bc*w2*w2*cos(p3-p2)-cd*w3*w3)/(bc*sin(p3-p2));
e3=(ab*w1*w1*cos(p1-p2)+bc*w2*w2-cd*w3*w3*cos(p3-p2))/(cd*sin(p3-p2));
k=180/pi;
printf("
p1=%f\n"
p1*k);
p2=%f\tp3=%f\tw2=%f\n"
p2*k,p3*k,w2);
w3=%f\te2=%f\te3=%f\n"
w3,e2,e3);
\n"
);
}
计算结果:
p1=0.000000
p2=72.769769
p3=126.559019
w2=-2.484431
w3=-2.484430
e2=-44.913513
e3=18.783482
p1=10.000000
p2=71.561406
p3=125.466243
w2=-2.788365
w3=-2.283908
e2=-31.081923
e3=31.369448
p1=20.000000
p2=70.240175
p3=124.487245
w2=-2.977327
w3=-1.988032
e2=-16.251381
e3=42.553314
p1=30.000001
p2=68.859739
p3=123.662513
w2=-3.047687
w3=-1.611395
e2=-1.497938
e3=51.513309
p1=40.000001
p2=67.473545
p3=123.024492
w2=-3.003909
w3=-1.174145
e2=12.248639
e3=57.694626
p1=50.000001
p2=66.131434
p3=122.595624
w2=-2.856885
w3=-0.699570
e2=24.318151
e3=60.866100
p1=60.000001
p2=64.877241
p3=122.387481
w2=-2.621666
w3=-0.211548
e2=34.337162
e3=61.103199
p1=69.999998
p2=63.747411
p3=122.401019
w2=-2.315181
w3=0.267644
e2=42.199192
e3=58.717686
p1=79.999995
p2=62.770612
p3=122.627699
w2=-1.954367
w3=0.718851
e2=47.994850
e3=54.165222
p1=89.999992
p2=61.967983
p3=123.051075
w2=-1.554923
w3=1.126829
e2=51.930908
e3=47.958050
p1=99.999988
p2=61.353963
p3=123.648744
w2=-1.130682
w3=1.480411
e2=54.258965
e3=40.598618
p1=109.999985
p2=60.937083
p3=124.394013
w2=-0.693467
w3=1.772254
e2=55.223969
e3=32.538250
p1=119.999989
p2=60.720928
p3=125.257649
w2=-0.253286
w3=1.998339
e2=55.033478
e3=24.157602
p1=129.999986
p2=60.884558
p3=126.209258
w2=0.181308
w3=2.157377
e2=53.844452
e3=15.762409
p1=139.999982
p3=127.218323
w2=0.602811
w3=2.250238
e2=51.762512
e3=7.587976
p1=149.999979
p2=61.252480
p3=128.255132
w2=1.004373
w3=2.279408
e2=48.848763
e3=-0.192447
p1=159.999976
p2=61.798014
p3=129.291394
w2=1.379493
w3=2.248540
e2=45.130581
e3=-7.458399
p1=169.999973
p2=62.507637
p3=130.300691
w2=1.721789
w3=2.162068
e2=40.613712
e3=-14.133546
p1=179.999969
p2=63.364887
p3=131.258707
w2=2.024881
w3=2.024882
e2=35.293896
e3=-20.177828
p1=189.999966
p2=64.350401
p3=132.143449
w2=2.282351
w3=1.842072
e2=29.167301
e3=-25.579956
p1=199.999963
p2=65.441872
p3=132.935245
w2=2.487778
w3=1.618731
e2=22.239269
e3=-30.349710
p1=209.999960
p2=66.614082
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- 油田 抽油机 设计