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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(mén)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1～3A為宜。這樣調(diào)整抽油機(jī)的平衡非常可靠，效果較好。
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)
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學(xué)生簽名
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指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)
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