C-912D-365-168抽油机的机械节能研究

【摘要】：目前,常规型游梁式抽油机因其结构简单、操作方便、使用寿命长、可靠性高等因素,仍为各大油田的主要采油设备。同时由于它自身为四杆机构,其运动速度、加速度峰值、扭矩因数峰值、曲柄轴净扭矩峰值都较大,扭矩曲线波动也较大,且存在负扭矩,能耗较大。因此对常规型游梁式抽油机进行节能技术优化具有非常重要的意义。 本文在优化成本低、现场维护及操作方便的前提下,通过对C-912D-365-168抽油机机械节能的分析,建立了C-912D-365-168抽油机运动学、动力学分析的数学模型,基于分析C-912D-365-168抽油机的悬点载荷、曲柄轴净扭矩等参数及其变化规律,阐述了C-912D-365-168抽油机平衡对曲柄轴净扭矩的影响,进而论证了C-912D-365-168抽油机的节能技术与原理；通过对C-912D-365-168抽油机承受主要载荷的零件连杆与曲柄销进行有限元分析,确定出C-912D-365-168抽油机的结构优化方案,对C-912D-365-168抽油机的曲柄连杆机构的杆系做了优化调整,使得四杆机构极位夹角增加而变为非对称循环,同时对平衡方式进行改进。在结构改进的基础上,采用MATLAB软件对C-912D-365-168抽油机做了杆系尺寸参数的优化。 最后通过对优化后的结构进行动力学的分析与节能指标的验证,结果表明：优化后C-912D-365-168抽油机悬点加速度、扭矩因数的峰值均有所降低,平衡效果有明显提高,曲柄连杆机构主要承受载荷零部件的受力得到了改善,减速箱输出轴净扭矩曲线的最大峰值扭矩有所减小,净扭矩曲线波动与原机型相比也变的较平缓。对于C-912D-365-168抽油机而言,采用不同机械结构的平衡方式,节能的效益亦有所不同,节能最理想的机械形式就是采用异相复合偏置平衡方式。 【关键词】：游梁式抽油机 平衡原理 能量转换 主要零部件的有限元计算 杆系优化设计 节能方式分析
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 目录5-8
• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插图索引11-13
• 表格索引13-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题研究的背景及意义15-17
• 1.2 常规型游梁式抽油机国内外现状与发展趋势17-20
• 1.2.1 国内现状17-18
• 1.2.2 国外现状18-19
• 1.2.3 国内外发展趋势19-20
• 1.3 常规型游梁式抽油机存在的问题20-21
• 1.4 本论文的主要研究内容及创新点21-22
• 1.4.1 本论文的主要研究内容21
• 1.4.2 本论文的创新点21-22
• 第2章 C-912D-365-168抽油机的主要参数及运动学和动力学计算分析22-38
• 2.1 C-912D-365-168抽油机的主要参数22-23
• 2.2 C-912D-365-168抽油机的运动学分析23-28
• 2.3 C-912D-365-168抽油机的动力学分析28-35
• 2.3.1 C-912D-365-168抽油机驴头悬点载荷的确定28-33
• 2.3.2 C-912D-365-168抽油机曲柄轴净扭矩的确定33-35
• 2.4 C-912D-365-168抽油机扭矩因数的分析与应用35-37
• 2.4.1 扭矩因数的计算与分析35-36
• 2.4.1.1 扭矩因数的计算35-36
• 2.4.1.2 扭矩因数的分析36
• 2.4.2 扭矩因数的应用36-37
• 2.4.2.1 悬点速度的计算36
• 2.4.2.2 确定平衡重力矩36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 C-912D-365-168抽油机的机械平衡与曲柄轴净扭矩的研究38-48
• 3.1 抽油机的机械平衡38-41
• 3.1.1 机械平衡的原理38-39
• 3.1.2 机械平衡重的计算39-40
• 3.1.3 机械平衡与曲柄轴净扭矩的关系40-41
• 3.2 C-912D-365-168抽油机不同机械平衡方式的净扭矩分析41-47
• 3.2.1 曲柄平衡41
• 3.2.2 游梁平衡41-42
• 3.2.3 复合平衡42-44
• 3.2.4 异相曲柄平衡44-45
• 3.2.5 游梁复合偏置平衡45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 C-912D-365-168抽油机主要受力零件的有限元分析48-65
• 4.1 有限元分析理论简介48-49
• 4.2 C-912D-365-168抽油机连杆在不同平衡方式下的静力学分析49-58
• 4.2.1 连杆的建模与网格划分49-51
• 4.2.2 约束处理与载荷加载51-52
• 4.2.3 连杆在不同平衡方式下的有限元静力学结果分析52-56
• 4.2.4 C-912D-365-168抽油机连杆在不同平衡方式下的瞬态分析56-58
• 4.2.4.1 C912D-365-168抽油机连杆瞬态分析方法与载荷分析57
• 4.2.4.2 C912D-365-168抽油机连杆的瞬态分析过程57
• 4.2.4.3 C912D-365-168抽油机连杆瞬态分析结果57-58
• 4.3 C-912D-365-168抽油机曲柄销的有限元分析58-64
• 4.3.1 C-912D-365-168抽油机曲柄销的受力分析58-59
• 4.3.2 C-912D-365-168抽油机曲柄销在不同平衡方式下静力学分析59-64
• 4.3.2.1 曲柄销的建模与网格划分59-60
• 4.3.2.2 曲柄销在不同平衡方式下的有限元静力学结果分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 C-912D-365-168抽油机的结构优化及节能分析65-74
• 5.1 C-912D-365-168抽油机的结构优化65-67
• 5.1.1 C-912D-365-168抽油机的结构优化方案65-66
• 5.1.2 优化结构的运动学与动力学分析66-67
• 5.2 C-912D-365-168抽油机杆系尺寸优化设计67-71
• 5.2.1 优化设计简介67-68
• 5.2.2 C-912D-365-168抽油机数学模型的建立68-71
• 5.2.2.1 建立目标函数68-69
• 5.2.2.2 确定设计变量69
• 5.2.2.3 确定约束条件69-71
• 5.3 优化前后性能指标变化71-72
• 5.4 优化结果分析72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 总结与展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文79-80
• 附录B 杆系尺寸参数优化程序80-81

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