八桿式長沖程抽油機設計

呂志鵬　吳幫雄　姚穩　邱洋　馬賀雨　鄧家善　張飛

【摘 要】本文以普通10型彎游梁抽油機沖程為基礎進行設計，以增大抽油機沖程為出發點，通過增加兩根桿，增大了鋼帶的運動距離，從而增大了懸點沖程。經驗證，原型抽油機沖程為2.92m，新型抽油機沖程增加至6.23m，沖程得到極大的提高。

【關鍵詞】八桿式；長沖程；抽油機

中圖分類號： TE933.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0114-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.047

Design of Eight-bar Long Stroke Pumping Unit

LV Zhi-peng WU Bang-xiong YAO Wen QIU Yang MA He-yu DENG Jia-shan ZHANG Fei

（School of Mechanical Engineering， Yangtze University， Hubei Jingzhou 434023， China）

【Abstract】Based on the stroke of the ordinary 10-type curved beam pumping unit， this paper designs the pumping unit to increase the stroke. By adding two rods， the moving distance of the steel strip is increased， thus the suspension stroke is increased. It has been proved that the stroke of the prototype pumping unit is 2.92 m and that of the new type pumping unit is increased to 6.23 m， which greatly improves the stroke.

【Key words】Eight-bar type； Long stroke； Pumping unit

目前廣泛應用的采油機械設備是四桿機構游梁式抽油機，這種抽油機優點是結構簡單、工作可靠、適于野外全天候作業，其缺點是運動沖程短而快，泵效低、耗能高，同時也不能滿足指定油井對特殊抽油設備的要求。因此設計制造長沖程游梁抽油機是我國抽油機的發展方向。

1 設計方案

1.電動機，2.皮帶，3曲柄平衡配重，4曲柄，5.齒輪減速器，6.塔架，7.連桿，8.游梁平衡配重，9.傳動三角連桿配重，10.傳動三角連桿1，11.頂桿1，12.頂桿2 ，13.拉桿，14.鋼帶，15.滑輪，16.游梁，17.驢頭，18.滾子，19.鎖繩器，20.抽油桿

圖1 八桿式長沖程抽油機結構簡圖

以增大抽油機沖程為出發點，在普通10型彎游梁抽油機的基礎上加了兩根桿，這兩根桿通過各自的一端相互鉸接，另外的兩個端點分別鉸接于三角連桿的頂端和游梁上，三角連桿末端與游梁尾端鏈接，同時通過頂桿與塔架鉸接，通過曲柄運動帶動游梁和頂桿推動三角連桿往后運動，在保證滿足工作強度的情況下將鋼絲繩接到新增頂桿2和拉桿鉸接處，這樣沖程得到大大增加，從而設計出一種八桿式長沖程抽油機，如圖1所示。

2 工作原理

電動機的高速旋轉經皮帶及齒輪減速器減速后使齒輪減速器的輸出軸獲得低速轉動；曲柄的一端與減速器的輸出軸固聯，曲柄的另一端與連桿的一端通過軸承相連接；連桿的一端與曲柄的一端通過軸承相連接，連桿的另一端則與游梁的一端通過軸承相連接；游梁的中部通過軸承安裝在塔架的頂端，游梁的一端通過軸承與連桿連接，游梁的另一端固定安裝驢頭；齒輪減速器輸出軸的低速轉動通過曲柄和連桿帶動游梁做上下往復運動，從而使驢頭也隨之做上下往復運動；傳動三角連桿下支點安裝在游梁后臂上，傳動三角連桿的中支點與頂桿1的一端通過軸承相連接，傳動三角連桿的上支點與拉桿的一端通過軸承相連接；頂桿1的一端與傳動三角連桿的中支點相連接，頂桿1另一端通過軸承安裝在塔架中部；頂桿2的一端與拉桿通過軸承相連接，頂桿2另一端通過軸承安裝在塔架頂端；在驢頭的上端通過軸承安裝有滑輪，在驢頭的前沿部分通過軸承安裝有滾子；鋼絲繩的一端通過軸承固定安裝在拉桿與頂桿2的連接處，鋼絲繩的另一端繞過滑輪和驢頭與鎖繩器固定連接。游梁與驢頭做上下往復擺動時，鋼絲繩也沿驢頭的前沿做上下運動，從而通過鎖繩器帶動抽油桿上下運動；另一方面，當游梁做上下往復擺動時，安裝在塔架上的頂桿1推動傳動三角連桿，傳動三角連桿通過拉桿帶動頂桿2，使頂桿2與游梁做同向轉動，拉動鋼絲繩，從而增大了鋼絲繩的運動距離，達到增大沖程的目的；在驢頭的上端安裝的滑輪和在驢頭的前沿部分安裝的滾子有利于減小鋼絲繩與驢頭之間的摩擦；在游梁與連桿相連接的一端安裝有游梁平衡配重，在傳動三角連桿的下支點一端安裝有傳動三角連桿平衡配重，它們可以用來平衡部分井下載荷和游梁的重力矩以使齒輪減速器輸出軸的扭矩趨于平衡，從而使整個抽油機運行平穩。

該抽油機以普通10型彎游梁抽油機為基礎設計而來，由于平衡配重的調整和沖程的增加，使該抽油機達到12型抽油機的抽油能力。與原抽油機相比，在抽取相同體積的油時消耗的電能大大減少。抽油機沖程S=6.23m。

3 性能分析

（1）該抽油機機以普通10型抽油機設計而來，由于游梁做上下往復擺動，通過傳動三角連桿與拉桿作用，使頂桿2拉動鋼帶，從而增大了鋼帶的運動距離。經驗證，在未經改進之前沖程為2.92m，改進之后沖程增加至6.23m，沖程得到大的提高；

（2）在驢頭的上端安裝的滑輪和在驢頭的前沿部分安裝的滾子，同時有利于減小鋼帶與驢頭之間的摩擦，即減少了不必要的摩擦損耗功率，達到節約能源的效果；

（3）在游梁一端以及傳動三角連桿的下支點一端安裝傳動三角連桿平衡配重，以此來平衡部分井下載荷和游梁的重力矩，使齒輪減速器輸出軸的扭矩趨于平衡，從而使整個抽油機運行平穩。

（4）由于采用長沖程、低沖次抽油方式，這樣可以減少抽油桿和油管之間的機械磨損、磨損較均勻，有利于減輕電動機負荷，提高抽油桿使用壽命。

4 結束語

八桿式長沖程抽油機采用彎游梁結構可以適應多種不同油井，從而達到高效采油。同時由于本抽油機所加桿件均采用后置，并且充分考慮了工作強度要求，運行穩定牢靠，因此可適用于各種環境下的石油開采。

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