四連桿抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)快速衰退,各種社會(huì)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(jì)社會(huì)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(jī)械行業(yè)中,許多機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造等都體現(xiàn)出了節(jié)能技術(shù),其中節(jié)能型抽油機(jī)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(yùn)營(yíng)的成本。節(jié)能型抽油機(jī)結(jié)合了抽油機(jī)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn),將現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)運(yùn)用于抽油機(jī)的設(shè)計(jì),具有運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能好、

2、高效節(jié)能的特點(diǎn)。
　　本文基于自行發(fā)明設(shè)計(jì)的新型節(jié)能型抽油機(jī)(專利號(hào):ZL200820191342.6)——平行四連桿抽油機(jī),首先,在簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上,理論分析該抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)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(jì)軟計(jì) SolidWorks為平臺(tái),將建模環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、分析環(huán)節(jié)和優(yōu)化環(huán)節(jié)一體化,對(duì)該新型節(jié)能抽油機(jī)進(jìn)行有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);其次,通過自行設(shè)計(jì)和制造的平行四連桿抽油機(jī)的試驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證測(cè)

3、試該抽油機(jī)的靜力全平衡特性和功耗情況;最后,對(duì)比理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果,分析原因得到結(jié)論及不足。通過對(duì)該新型抽油機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)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(jī)傳遞動(dòng)力平穩(wěn),并且運(yùn)動(dòng)精確,運(yùn)動(dòng)能耗低;同時(shí),對(duì)該新型抽油機(jī)有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn),優(yōu)化后的抽油機(jī)部件重量大大降低,而且滿足工作過程中的載荷,安全強(qiáng)度有所提高,并且運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)度有所降低,能近似達(dá)到靜力全平衡狀態(tài);最后,通

4、過對(duì)該新型抽油機(jī)功耗試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)交流伺服驅(qū)動(dòng)器控制交流伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速不變時(shí),電機(jī)輸出功率隨著運(yùn)動(dòng)過程負(fù)載功率一致變化,且在靜力全平衡狀態(tài)下,不管負(fù)載變化多大,電機(jī)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(jī)不僅能滿足一般抽油機(jī)的工作特性,而且具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能,降低運(yùn)動(dòng)能耗;并且在優(yōu)化分析和功耗試驗(yàn)中可知,只要該新型抽油機(jī)結(jié)構(gòu)自重相對(duì)于抽油機(jī)的支點(diǎn)的力矩在運(yùn)動(dòng)過程中保持不變或較小,不管抽油機(jī)負(fù)載變化