维普资讯http://www.cavip.com 第26卷第1期 钻采工艺 顺时针旋转,则有{ 似于原游梁抽油机扭矩的计算方法建立了调径变矩 型抽油机扭矩计算模型: M=TF[P-(Q, +B)cos0:+ 2Q,] 其中TF、K由如下公式计算得到 Te=V-A R Sing K=L 式中:7=7-2-6);y=amc(+L2-L2 调径变矩型抽油机平衡分析 调径变矩型抽油机属于典型的游梁平衡方式 图2调径变矩型抽油机几何模型简图 与常规抽油机不同的是,游梁平衡的平衡半径是随 0=T-arctg( I/Hg) 8, 0+日 着曲柄转角的改变而变化。根据3种平衡准则,建 KRcos(2-81) 立平衡分析模型 C1+P2-RA C12+严2-P2 2C,P)x=arccos( (1)上、下冲程内电动机在曲柄轴处的平均输出 (-0)) 功率相等M0=2“Md0 C12+K2-(P-R)2 Y6=arccos( (2)上、下冲程内的净扭矩最大值相等 M M C12+K2-(P+R)2 2C,K (3)曲柄轴的均方根扭矩最小 a=(B+y)-(0-6) Mda= M 1.悬点位移计算 以光杆处在最低位置时(即下死点)作为抽油机 由3种平衡分析模型,建立计算最佳游梁平衡 运动的起始点,此时曲柄旋转角度为零 重的模型,实现抽油机平衡的仿真计算。在相同的 游梁摆动角位移为δ,最大角位移称为游梁摆载荷规律下,3种平衡准则得出的结果不完全相同。 角δ:8;=y-b,B=y1- 评判3种平衡效果的好坏需要综合峰值扭矩、负值 悬点位移:S1=2(A+C1)·sin(8;/2) 扭矩和均方根扭矩参数。影响减速箱寿命的因素是 悬点最大位移:S=2(A+C1)·sin(δ/2) 输出轴的峰值扭矩和负扭矩,影响电动机功率的因 2.悬点速度计算 素是均方根扭矩。峰值扭矩越小,减速箱的工作条 利用速度瞬心法可得,游梁摆动的角速度 件越好,而负扭矩越大(指绝对值),减速箱工作条件 WB=Rosina( C1 sinp) 更恶劣,对于电机,均方根扭矩越小,消耗的电机功 悬点速度v=Aab= ROsina/(C1sin 率也越小,从而达到节能的目的。对于调径变矩型 3.悬点加速度计算 抽油机,平衡准则3的均方根扭矩最小,电机消耗功 游梁摆动的角加速度ε6可以由角速度ωb对时率最小,节能效果显著。同时,峰值扭矩最小,负扭 间t求导得到。 矩值也较小,因而是最佳的平衡方案,在此平衡方案 R 下计算出的游梁平衡重是最佳的游梁平衡重。 sinBcosasiny-c sina cospsin e (sinp) 调径变矩型抽油机工作性能 悬点加速度为:a=Aeb 仿真程序设计及实例分析 抽油机减速箱曲柄轴扭矩计算模型 1.仿真思路 本设计的仿真思路是首先建立该节能抽油机的 抽油机曲柄轴扭矩是指抽油杋在减速器输岀轴几何学、运动学、力学模型,再建立仿真模型,编制仿 上实际产生的扭矩。其大小和悬点载荷冲程长度、真软件,求解得到最优结果。即当悬点载荷变化,电 抽油机结构参数及抽油机的平衡效果有关。由于采动机带动减速器曲柄,从而带动四连杆机构工作时, 用调径变矩装置实现对抽油机的平衡,因此,采用类描述悬点运动规律以及减速箱曲柄扭矩变化,确定第 26卷 第 1期 钻 采 工 艺 ·63 · 顺时针旋转 ，则有[] ．2 ， j p l＼ ／ ． I 图 2 调 径 变 矩 型 抽 油 机 J"Lfq模 型 衙 图 = 一arctg(I／Hg) Ok=2 一 +0 ‘，：、 ~=arecOS( ) 喇 os( ) lD= sin( sin( 一 ：… 。( ) ： —lD X／ft=arecOSc 口=(口+， )一( 一 ) 1．悬点位移计算 以光杆处在最低位置时(即下死点)作为抽油机 运动 的起始点 ，此时曲柄旋转角度为零 。 游梁摆动角位移为 ，最大 角位移称 为游梁摆 角 ： =， 一 ， = 一 悬点位移 ：S 2(A+C1)·sin( ／2) 悬点最大位移 ：s=2(A+c)·sin(艿／2) 2．悬点速度计算 利用速度瞬心法可得 ，游梁摆动的角速度 COb=R~osina／(C1sinf1) 悬点速度 V= 6：ARmsina／(C1sinf1) 3．悬点加速度计算 游梁摆动的角加速度 ￡6可以 由角速度 036对 时 间 t求导得到。 ×K ， n卢cos 一 sinacosflsi E6 — — — — 。 — 一 悬点加速度为 ：02= 抽油机减速箱 曲柄轴扭矩计算模型 抽油机曲柄轴扭矩是指抽油机在减速器输出轴 上实际产生的扭矩 。其大小和悬点载荷 、冲程长度 、 抽油机结构参数及抽油机的平衡效果有关。由于采 用调径变矩装置实现对抽油机的平衡 ，因此 ，采用类 似于原游梁抽油机扭矩的计算方法建立 了调径变矩 型抽油机扭矩计算模型 ： l， l， 2 = TF[P一(Qy+)cos8+等Qy詈] 其 中 、 由如下公式计算得到： Tr- V = ： Ltcos 式中：】7： 萼 )；y：眦。∞( ) 调径变矩 型抽油机 平衡 分析 调径变矩型抽油机属于典 型的游梁平衡方式 ， 与常规抽油机不 同的是 ，游梁平衡 的平衡半径是随 着 曲柄转角的改变而变化 。根据 3种平衡准则 ，建 立平衡分析模型 ： (1)上 、下冲程内电动机在 曲柄轴处的平均输 出 · r疗 1 r疗 +2 功率相等 1j口2M1dO= j口 M2dO (2)上 、下冲程 内的净扭矩最大值相等 1 = a】c2 (3)曲柄轴的均方根扭矩最小 r2re l MdO= mi 由 3种平衡分析模型 ，建立计算 最佳游 梁平衡 重的模型 ，实现抽油机平衡 的仿真计算 。在相 同的 载荷规律下 ，3种平衡准则得 出的结果不完全相同。 评判 3种平衡效果 的好坏需要综合峰值 扭矩 、负值 扭矩和均方根扭矩参数 。影响减速箱寿命 的因素是 输出轴 的峰值扭矩和负扭矩 ，影响电动机功率的因 素是均方根扭矩 。峰值扭矩越小 ，减速箱的工作条 件越好 ，而负扭矩越大(指绝对值)，减速箱工作条件 更恶劣 ，对于电机 ，均方根扭矩越小 ，消耗的电机功 率也越小 ，从而达到节能 的 目的。对于调径变矩 型 抽油机 ，平衡准则 3的均方根扭矩最小 ，电机消耗功 率最小 ，节能效果显著 。同时 ，峰值扭矩最小 ，负扭 矩值也较小 ，因而是最佳 的平衡方案 ，在此平衡方案 下计算出的游梁平衡重是最佳的游梁平衡重。 调 径变矩型抽 油机工作性 能 仿真程序设计 及实例分析 1．仿真思路 本设计的仿真思路是首先建立该节能抽油机的 几何学 、运动学 、力学模型 ，再建立仿真模 型，编制仿 真软件 ，求解得到最优结果。即当悬点载荷变化 ，电 动机带动减速器曲柄 ，从而带动四连杆机构工作时 ， 描述悬点运动规律 以及减速箱 曲柄扭矩变化 ，确定 维普资讯 http://www.cqvip.com