CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合

NO：15 冲程（米） 2.5 机械原理课程设计

冲次(次/分) 8 悬点额定载荷(10KN) 5 平衡方式 复合 CYJ 5-2.5-18F型游梁式抽油机连杆机构的分析与综合 极位夹角（度） 8 一：

设计题目及要求

1 设计题目：偏置曲柄平衡式游梁抽油机连杆机构的分析与综合

常用的游梁式抽油机如图1所示，其工作机构的示意图见图2。它由一曲柄摇杆机构O1BDO2和一绳轮机构串联而成。R、P、C、K分别为曲柄、连杆、游梁后臂（即摇杆）和机架的长度。游梁前臂长（即绳轮半径）为A，两固定铰链点的高差为H、水平距离为I，悬点冲程为S，机构的极位夹角为?。

C D o2 A P Φ KH

B R

o1I

S

SE B1 图1. 游梁式抽油机 图2. 抽油机连杆机构

2 设计要求包括：

1) 抽油机总体传动方案的设计

构思一个合理的传动系统。它可以将电机的高速转动（980转/分）变换为抽油杆的 低速往复移动（12冲/分）。在构思机构传动方案时，能较为合理地分配各部分的传动 比，最后在计算机上绘出机构传动示意图。 2) 抽油机连杆机构的尺度综合 根据给定的运动学参数（见附表），用解析法去顶机构各杆长度。

3） 油机连杆机构的运动分析

根据已给定的机构尺度参数及原动件转速，用解析法求出曲柄转角

?1从机构处于

下死点时起，沿转动方向每隔100计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置，角 速度，角加速度及悬点E的位置SE（以最低点为零点），速度VE和加速度aE，应 用计算机在同一幅图中绘出悬点的位移曲线，速度曲线和加速度曲线，并分析计算结 果的合理性。

二：

机构传动系统方案的确定

设曲柄转速为nW，电机转速为nM（传动方式由带传动和减速器组成，带传动选多契带传动，减速器选三级圆柱齿轮减速器）

已知抽油杆往复移动速度为12冲/min，即nW=12r/min 1， 分配总传动比

1） 计算总传动比

i总=nM/nW=980/12?81.667

2） 将总传动比分配到各级传动机构中（后级传动为前级传动的1.3-1.4倍，取 1.3）设V带传动比为iV，一级齿轮传动比为ic1，二级齿轮传动比为ic2,三级齿轮传动比为即

ic3 ①

ic1=1.3

iViic2=1.3

ic1 ②

ic3=1.3ic2 ③ i总=

i*i*i*ic3 ④

Vc1c2联立三式得

iV?3.3

c1?2.24 ic2?2.92ic3?3.79

机构传动简图见附图1：

三：

抽油机连杆机构的尺度综合： 1，给定条件（如表所示） B

o

B

2,需确定：R，P，C，K

（分析：知S，A可求出ψ，知I，H可求出K）

2D2?C o2P ?D1KΦ HIA S 1R B1O11K=

H22?I=3.4622?3.45?4.90m

I3.45?=arctan=arctan?44.90

3.46HS3?=arctan=arctan?47.120

3.45A 图解法求解过程：

假定C=2.5 以

B2?P?RP?RD1KD2o为顶点，铅垂线为角平分线。 2?CO2

作?DOD122=ψ ， 连接D1D2，

过D2作铅垂线垂直于D1D2。已知急回夹角θ=12度，

过D1作角使其等于90-θ=78度。

两线交于点E，以D1E为直径作圆，过点O作直线使其与圆相切于点O

21OO2=K。则可得P+R，P-R的长度。

1量取并计算得：P=3.6m R=0.9m?1m 成立 3.检验最小传动角：

??

min=arccos(

p?c?(k?r)2*p*cp?c?(k?r)2*p*c022222)=arccos

23.6?4.90?(4.90?0.9)2*3.6*2.5222?79.470

2max=arccos()=arccos

3.6?4.90?(4.90?0.9)2*3.6*2.522?142.68

0所以最小传动角为：

?=180?142.68=37.32＞36 min000即传动角符合要求。

经计算： 抽油杆尺度综合： R=0.9m P=3.6m C=2.5m K=4.90m

四，抽油杆连杆机构的运动分析 (1) 位置分析

?3????P?K?C?R即：

P y ?o1C ?o2A HPsin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N平方后相加整理得：

?2K1Ix asin?3?bcos?3?c

解得式中

a=2HC-2RCsin? b=2IC-2RCcos?

11 c=P2?(H2?R2?I2?C2)+2HRsin?+2IRcos?

11 验证：

设?=900 则a=2HC-2RCsin? =2*3.46*2.5-2*0.9*2.5*sin900?12.8

11b=2IC-2RCcos?=2*3.45*2.5-2*2.5*0.9*cos900?17.25

1

c=P2?(H2?R2?I2?C2)+2HRsin?+2IRcos?

11 =

3.62?(3.45?3.46?2.5?0.9)2222+2*3.46*0.9*sin900

+2*3.45*0.9*cos900?-13.24

取“+” ?=2arctana?3a2?b?c22=2arctan

b?c12.8?16.2517.25?13.24

=2arctan7.24?164.270 取“-” ?=2arctan

3a?a2?b?c22b?c??94.270

由900≤?≤2700 得 取+号 即 ?=2arctana?33

（正负号由机构的安装模式确定）

由：

a2?b?c22

b?cPsin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N得?=arctan(M/N)

2*?

2在第一，二象限内变化：

当N＞0，在第一象限，N＜0， 在第二象限，N=0，?=π/2

2

SE?(?0??)AC2?K2?(R?P)2?0?arccos2CK3???????32

2，速度分析

Psin?2?H?Csin?3?Rsin?1?MPcos?2?I?Ccos?3?Rcos?1?N就上式对时间求导得： 连杆角速度

Rsin(?2????)?Psin(???)13321

油梁角速度

?3?Rsin(???)?csin(???)21231