四連桿抽油機的運動機構(gòu)設(shè)計及動力學(xué)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(xué)技術(shù)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(shù)的研究是關(guān)鍵。在此背景下,近幾年來,節(jié)能技術(shù)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(shè)計、制造等都體現(xiàn)出了節(jié)能技術(shù),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(jié)合了抽油機工程實際經(jīng)驗,將現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)運用于抽油機的設(shè)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(shè)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(chǔ)上,理論分析該抽油機的運動學(xué)及動力學(xué)規(guī)律,并利用MATLAB編程繪制其規(guī)律曲線;然后,以三維設(shè)計軟計 SolidWorks為平臺,將建模環(huán)節(jié)、設(shè)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(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;其次,通過自行設(shè)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(jié)果和實驗研究結(jié)果,分析原因得到結(jié)論及不足。通過對該新型抽油機的傳動機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)的運動學(xué)及動力學(xué)規(guī)律理論分析,結(jié)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(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(qū)動器控制交流伺服電機輸出轉(zhuǎn)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(jié)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(xué)及動力學(xué)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(jié)構(gòu)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