直线电机驱动抽油机的设计毕业论文

西安石油大学本科毕业设计（论文）

2 σca=M2?(?T）/w

=525.22 （7-5）

?(0.6?783250)/12500

2 = 37.6MPa

根据轴所用的材料为45刚，调质处理，查得[σ-1]=60 MPa,故安全。 校核轴的疲劳强度：

由图可以看出天轮两侧与轴相交的两个面比较危险，但是直径相同，只需校核一个面。该面的两侧相同，只需校核一侧。

抗弯截面系数 W=0.1d3 =12500 mm3 （7-6） 抗扭截面系数 WT=1.2d3=25000 mm3 （7-7） 截面侧面的弯矩为 M=525209 .8N.mm

截面上的扭矩为 T=62660/2×25=783250 N.mm

截面上的弯曲应力 σb =M/W=525209.8/12500=42.02 MPa （7-8） 截面上的扭转切应力 τT =T/WT =783250/25000=31.33 MPa （7-9）

轴的材料为45钢，调质处理，查得σB =640 MPa，σ-1 =275 MPa，τ-1=155 MPa。

显然轴是安全的。

7.2 翻转轮设计

当翻转轮翻开时,机架与井口的距离为860cm ,满足修井作业的要求。本抽油机天轮的轴承间距取700mm。

翻转轮的结构和天轮结构类似，安装天轮时，先在和天轮位置对应桁架上焊接一块钢板，钢板和天轮支撑架用螺栓连接。

7.3 主机架和主板设计

主机架高12米，长2米，宽1.5米。结构采用架式结构，主架支柱采用14号角钢，

小支柱采用10号角钢，主板为30mm钢板，横梁为10号槽钢。主架各件之间都采用焊接技术，焊接型式按照GB985一1988标准进行焊接，主板和支柱焊接牢固以后，主板非焊接面刨平，保证其平直度，然后钻孔，主板和支柱垫座焊接时保证其垂直度要求。主架焊好后需要校直，再与主板焊接，并保证位置要求，同时要求整体消除焊接应力。结构如图所示。

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图7-4 主机架简图

定子可以分段制作;磁钢钦铁磁流体，总计200条，用丁睛橡胶作减震橡胶垫，铝压条来控制磁钢。

7.4 底座设计

底座部分分为两部分:基础底座和底座。基础底座和水泥基础相连接，底座和基础底座相连接，然后和主架相连接。为了方便安装及检修，两个底座之间可以相互移动，通过螺旋传动装置，可以使底座及主架相连的滚轮移动到导轨上，使抽油机架可以方便移动。

（1）基础底座的设计

基础底座总长3.17m，宽2.5m，是由40C槽钢和40Q工字钢焊接而成，焊接型式按照GB985一1988标准执行，各焊接件焊接牢固平整，所有焊缝要连续均匀不得有缝隙，所有焊件必须消除焊接应力。各件下料周边打磨光滑，去除尖角毛刺。基础底座现场安装时要调整到水平，以保证整机垂直。基础底座和水泥基础通过地脚螺栓相连接，每边各3个地脚螺栓，每隔1.5m一个，焊接在基础底座上，底座每隔一段距离一个铁块和基础底座通过螺栓相连。

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图5-5 基础底座简图

（2）底座的设计

底座总长2.89m，宽2m，由32C槽钢和32C工字钢焊接而成，各组件焊接时尽量保证其均匀，平整，成型美观，焊接型式按照CB985一1988标准进行焊接，各件要求焊接不得有裂纹，收缩，烧穿及虚焊，漏焊等缺陷，各连接部件不得有松动现象。

图7-6 底座简图

7.5 钢丝绳的选择

电机的初级既是动力又是配重的组成部分,它与光杆之间的联接方法很重要。一种方法是用多根钢丝绳相连,成本低、简单、方便,但钢丝绳寿命低,吸振性能较差,它也具有柔性,加上载荷后,基本趋于刚性。另一种方法是柔性皮带联接,柔性皮带成本高,但吸振性好、使用寿命长。目前使用双根柔性带或窄V 联组带2 种方法。

本机采用扁钢丝绳传动。扁钢丝绳有以下优点：

（1） 扁钢丝绳不旋转，拉力大，圆钢丝绳易旋转，拉力小。 （2） 扁钢丝绳抗疲劳破坏性能好。

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表7-1 扁钢丝绳典型结构、公称尺寸（GB/T20119-2006）

公称尺寸 宽×厚 b×h mm 58×13 62×14 67×15 71×16 75×17 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 子绳钢丝子绳钢丝和 mm2 223 258 297 338 381 kg/100m 210 240 280 320 360 306 353 407 463 522 扁钢丝绳扁钢丝绳公称抗拉强/MPa 1470 1570 kN 328 379 437 497 560 350 405 466 531 598 双纬绳两侧各2条 最小钢丝破断拉力总和 编制方式 公称直径 断面积总参考重量 1370 扁钢丝绳典型结构6×4×7 子绳股结构（1+6） 抽油机的悬点最大载荷为56.769kN,由表5-1可以看出，选用宽×厚为58×13的扁钢丝绳就可以满足要求，所以选择宽×厚为58×13，型号为PD6[4(1+6)+FC]扁钢丝绳。

7.6 配重与平衡

直线电机的初级作为配重的一部分,可减少配重用料。在该系统中仍然利用平衡重物的升降来改变位能在系统内部的分配以实现平衡,从而使直线电机在上、下冲程里的推力幅值的变化幅度减小,也就是通过选择适当的平衡重使抽油杆自重升降所消耗的能量减少到最小值,这样就提高了系统的稳定性和效率。例如,40 kN 推力的直线电机的初级自重这1.8×103 kg ,加上减震器、刹车系统、扶正系统、皮带联接机构等,自重可达2 ×103kg ,因而平衡配重可减少2 ×103 kg。而这种直接平衡方式,可根据抽油机的工况、油藏特点,调节到需要的平衡状态。

配重箱的作用主要是平衡抽油杆的拉力，配重箱内置是本次设计的特点之一:考虑到配重箱的重量，如果把其外置，工作或者检修不太安全;但是把配重箱内置，会增加主架的高度，综合考率，配重箱内置。配重箱需要平衡掉40-45kN的力。配重箱设计分两部分，配重箱1尺寸为0.6m×0.6×m×1.2m，配重箱2尺寸为0.6m×0.6m×0.6m,加上框架，可以在里面加放铁块，最大质量可以达到4795kg，所以可以满足设计要求。框架结构如图所示。

配重箱1和配重箱2之间是通过销轴刚性连接

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