四連桿抽油機的運動機構設計及動力學分析.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟快速衰退,各種社會問題日益突出,特別是能源問題,而能源又是支撐科學技術發(fā)展,乃至經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支柱。因此,節(jié)能技術的研究是關鍵。在此背景下,近幾年來,節(jié)能技術得到了飛躍發(fā)展,成果顯著。在石油機械行業(yè)中,許多機械的設計、制造等都體現(xiàn)出了節(jié)能技術,其中節(jié)能型抽油機的大力推廣,不僅能夠滿足能源需求量,而且能大幅度減少投資和運營的成本。節(jié)能型抽油機結合了抽油機工程實際經(jīng)驗,將現(xiàn)代節(jié)能技術運用于抽油機的設計,具有運動及動力性能好、

2、高效節(jié)能的特點。
　　本文基于自行發(fā)明設計的新型節(jié)能型抽油機(專利號:ZL200820191342.6)——平行四連桿抽油機,首先,在簡化模型的基礎上,理論分析該抽油機的運動學及動力學規(guī)律,并利用MATLAB編程繪制其規(guī)律曲線;然后,以三維設計軟計 SolidWorks為平臺,將建模環(huán)節(jié)、設計環(huán)節(jié)、分析環(huán)節(jié)和優(yōu)化環(huán)節(jié)一體化,對該新型節(jié)能抽油機進行有限元分析和結構優(yōu)化設計;其次,通過自行設計和制造的平行四連桿抽油機的試驗平臺,驗證測

3、試該抽油機的靜力全平衡特性和功耗情況;最后,對比理論計算結果和實驗研究結果,分析原因得到結論及不足。通過對該新型抽油機的傳動機構和驅動機構的運動學及動力學規(guī)律理論分析,結果發(fā)現(xiàn),在靜力全平衡理論狀態(tài)下,該新型抽油機傳遞動力平穩(wěn),并且運動精確,運動能耗低;同時,對該新型抽油機有限元分析和結構優(yōu)化設計發(fā)現(xiàn),優(yōu)化后的抽油機部件重量大大降低,而且滿足工作過程中的載荷,安全強度有所提高,并且運動不平穩(wěn)度有所降低,能近似達到靜力全平衡狀態(tài);最后,通

4、過對該新型抽油機功耗試驗發(fā)現(xiàn),當交流伺服驅動器控制交流伺服電機輸出轉速不變時,電機輸出功率隨著運動過程負載功率一致變化,且在靜力全平衡狀態(tài)下,不管負載變化多大,電機輸出的最大功率不變。綜上所述,分析結果表明,本文所研究的新型節(jié)能抽油機不僅能滿足一般抽油機的工作特性,而且具有良好的運動學及動力學性能,降低運動能耗;并且在優(yōu)化分析和功耗試驗中可知,只要該新型抽油機結構自重相對于抽油機的支點的力矩在運動過程中保持不變或較小,不管抽油機負載變化