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1、西安石油大学本科毕业设计（论文）8型双滚筒式超长冲程抽油机动力与主体结构设计与分析摘 要：为了适应稠油开采，设计了超长冲程双滚筒抽油机。首先，描述了滚筒抽油机在国内外的发展概况，对滚筒抽油机的结构、性能及优缺点进行阐述，从而提出了双滚筒抽油机的设计。其次，从原始数据开始计算设计了配重机构，选定了电动机,为了克服，传统滚筒抽油机的换向装置不稳定的缺点，选用了变频调速器，来实现电机的正反转，并调节电机的转速以改变冲次及冲程。然后根据，抽油杆的最小曲率半径设计了工作滚筒，并且在此基础上，设计了结构简单重量轻的导向轮。最后，设计滚筒式抽油机的零部件结构，包括减速器，机架等，并绘制了装配图和零件图。通过
2、此设计降低了能耗，增大了抽油机的冲程，实现了通过变频调速器调节电机调速及换向。键词：双滚筒抽油机；变频调速器；超长冲程；50The design and analysis of the dynamics and main body structural of 8 double-drum drum long stroke pumping unit Abstract: In order to meet the heavy oil, designed long-stroke double drum pumping unit. First of all, described the developme
3、nt of long-stroke double drum pumping unit at home and abroad , expound the structure , performance , advantages and disadvantages of the drum pumping, and then come up with the design of long-stroke double-drum pumping unit. Secondly, designed of the balance weight mechanism and selected electromot
4、ot in the premise of the raw data. In order to overcome the shortcomings of instability of the traditional drum pumping unit, selected the VVVF (variable voltage and variable frequency device), the choice of a VVVF make it easy to reverse the motor and adjust motor speed to the changing speed and lo
5、ng stroke of the pumping unit. Then, according to the minimum radius of curvature of Carbon fiber rods, designed the working roller. and on this basis, design a simpler and lighter guide rollers. Finally, designed components of long-stroke double-drum pumping unit, including reduction gear and frame
6、work ect, and mapped the assembly and part drawings. This design reduces energy consumption and increase the pumping stroke, realized the speed adjustiment and orientation shift.Key words: double-drum pumping unit; frequency converter; long stroke; 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 目 录1 绪论11.1 国内外抽油机的发展历史及意义11.2长冲程抽
7、油机的优点21.3 长冲程抽油机的现状及未来的发展方向31.3.1 国内长冲程抽油机的现状与发展趋势31.3.2 国外长冲程抽油机的现状与发展趋势52 平衡能量计算及平衡装置的设计82.1 平衡能量的计算82.1.1 原始数据82.1.2 井深计算82.1.3 电动机上下冲程时功率计算92.2 平衡重计算112.3 平衡装置的设计112.4本章小结123 传动方案的确定电动机及变频调速器的选择133.1 传动方案的对比与选择133.2电动机的选择133.2.1 起升功率的计算133.2.2 传动装置的总功率计算133.2.3 选定电动机及变频调速器143.3 传动参数的计算173.3.1 确定
8、传动比173.3.2 分配减速器的各级传动比183.4 本章小结214 v带传动的设计及选定224.1 带轮的设计224.2 带轮的设计244.2.1 作用在带轮轴上的压力Q244.2.2 作用在轴上的压力244.2.3 带轮宽度244.3本章小结245 齿轮传动的设计255.1 高速级齿轮传动设计及校核255.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数255.1.2 按齿面接触强度设计255.1.3 按齿根弯曲强度设计275.1.4 几何尺寸计算285.2 低速级齿轮传动设计及校核295.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数295.2.2 按齿面接触强度设计295.2.3 按齿根弯曲强
9、度设计315.2.4 几何尺寸计算325.3 本章小结336 轴及轴上键的设计346.1 轴的设计及相关键的设计346.2 轴的设计及相关键的设计356.3 滚筒轴的设计及相关键的设计366.4 配重轴的设计及相关键的设计376.5 轴的设计校核及相关键的设计386.5.1 轴（输出轴）的设计及轴上键的设计386.5.2 输出轴的校核396.6本章小结427 机体的设计438 经济性评估449 设计小结45致谢47参考文献481 绪论1.1 国内外抽油机的发展历史及意义抽油机是构成三抽设备体系（抽油机，抽油杆，抽油泵）的主要组成部分。在抽油机的驱动下，通过抽油杆带动抽油泵上下往复运动，实现无自
10、喷能力抽油井机械采油。抽油机的生产和使用由来已久，迄今已有百年历史。应用最早，普及最广阔的属游梁式抽油机，早在120年前就诞生了，至今在世界各产油国中仍在大面积地广泛使用。目前，美国拥有40万台，我国拥有2.5万台。一百多年来，游梁式抽油机结构和原理没有实质性变化。机构简单，可靠性高，耐久性好，使用，维修，保养方便，是其力久不衰的根本原因。但是，随着许多油田逐渐进入开采的中后期，油田含水不断上升，动液面不断下降，出现水淹，甚至强水淹现象，而新油田的开采也有不断增加产层深度的趋势，这就使机采井下泵深度不断增加。为保证油井产量，需要加大抽油机的悬点载荷，从而导致抽油杆弹性变形加著，造成严重的冲程损
11、失。补偿方法则依赖于加大抽油机的冲程长度和悬点载荷。对于高含水油井及抽油井，高油气水井，多蜡井以及深抽井的开采，亦需要加大抽油机的冲程长度和悬点载荷。10年以来，各种形式的无游梁长冲程抽油机不断投入生产，使有杆抽油技术有了突破性进展。目前，国内外至少有15家公司制造无游梁式长冲程抽油机，产品多大50多种，最大功率达到225马力，最大悬点载荷大22.7吨，最大冲程长度大24.4米。目前，我国东部油区已进人开采的中、后期，需要大载荷、长冲程、低冲次的抽油机。一般抽油机的整机尺寸会随着冲程及载荷的增大而增大。滚筒式抽油机则不然，冲程增大，仅影响支架高度，对其它外形尺寸的影响相对较小。滚筒式抽油机是实
12、现长冲程的一种较理想的机型。早在印年代，国外文献及产品样本中已有滚筒式抽油机的介绍。我国从年代中期开始研究、开发这种机型，并有一些样机在油田试验，积累了一定的经验。目前困扰该机发展和推广的主要问题有:(l)所用柔性件(钢丝绳)的使用寿命太短;；(2)缺少适合我国国情的可靠的换向机构。长冲程抽油机优点在于:能提高采油效率、增加石油产量、降低采油成本;提高抽油杆和抽油泵的使用寿命;排量稳定、动载荷小、事故少;抽油机运转平稳、其疲劳应力与循环次数少;抽油机平衡效果好;抽油机具有较高的适应性;抽油机具有较好的技术经济指标。长冲程抽油机适用于:开采稠油、小泵深抽采油、大泵提液采油、开采各种特殊石油;各种
13、油井开采石油。长冲程抽油机分为增大冲程游梁抽油机、增大冲程无游梁抽油机及长冲程无游梁抽油机种，而后者又有立式、卧式之分。长冲程抽油机的发展方向:增大冲程游梁抽油机是常规游梁油机的发展方向;增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向;长冲程无游梁抽油是长冲程抽油机的发展方向。我国抽油机发展已有30多年的历史。50年代以进口为主，修配为辅，主要是苏联CKH常规型游梁式抽油机。60年代至70年代，在仿制苏联的基础上制造常规型的游梁式抽油机。1975年以后，制订并完善了国产抽油机技术标准。80年代抽油机实现了全部国产化，不仅满足自给，而且有部分出口。在此期间，我国抽油机技术有了飞跃发展，瞄准世界最
14、先进水平，等效或部分采用美国API标准，并引进美国拉夫金公司先进技术。兰州石油化工机器厂，宝鸡石油机械厂，兰州通用机械厂，江汉石油总机厂，石油部第二机械厂，第三机械厂，第四机械厂，先后获得API加工会标使用许可，从而使国产抽油机跻身世界先进行列，打入国际市场。目前，国内抽油机生产上家多大20多家。前置型和偏置型游梁式抽油机亦有较大发展。研制中的还有绳索滑轮式，旋转驴头式，大轮式等新型游梁式长冲程抽油机。与此同时，无梁式抽油机发展十分迅速。1965年诞生了链条抽油机，1984年有试制出滑轮增距式抽油机，研制中的还有链条增程式长冲程抽油机，摆轮增程式长冲程抽油机，齿轮增程式长冲程抽油机等。1.2
15、长冲程抽油机的优点根据当前石油工业发展的需要，以及近年来国内长冲程抽油机发展的状况，再次强调了发展长冲程抽油机的意义。发展长冲程抽油机不仅有利于减缓老油田高含水开采后期原油产量递减速度，而且有利于开发稠油、低渗透油田的“难动用储量”，还有利于对沙漠油田深井及超深井的开采。发展无游梁长冲程抽油机是当务之急：(1) 近几年来，我国油井数量急剧增多，用常规游梁抽油机开发稠油，采油量、泵效、耗能、采油成本等各项技术经济指标较差，因而阻碍了常规游梁抽油机的技术发展。为更经济、更合理地开发我国稠油资源，必须大力开发我国的无游梁长冲程抽油机。(2) 对于低压油田，可采用小泵深抽的方法提高原油产量。目前在胜利
16、、江苏.华北、中原等油田应用深抽技术取得了较好的经济效益。为满足小泵深抽的需要，我国急需发展大载荷长冲程抽油机。(3) 目前我国的长冲程抽油机还不能完全满足我国油田开采的需要，长冲程抽油机正处于发展阶段，品种与规格不全，使用数量不多。因此需要大力发展新型长冲程抽油机。长冲程抽油机的主要特点是冲程较长、冲次较低。一般认为冲程长度等于或超过6米时称为长冲程。长冲程抽油机的优点是：（1）冲程损失相对较小，单位时间内的有效冲程长度增大，从而使油井的产量提高。再者，因冲程损失与泵挂深度成正比关系，所以对深井及超深井来说，更应使用长冲程抽油机以提高泵的效率。（2）冲程增大、冲程调低后，作用在抽油杆上的惯性
17、载荷与振动载荷相对减小，载荷循环比增大，抽油杆的应力循环次数降低，这些将对有杆泵装置采油带来一系列好处。上冲程惯性载荷峰值减小，为增大泵挂深度提供了可能，这一特点有利于低渗透油田采用“小泵深抽”的开采工艺。对于稠油开采来说，提高载荷循环比则是使用有杆泵装置开采稠油的一个重要措施。此外，长冲程配合低冲次的抽汲工艺对减少抽油杆的脱断几率，延长机干泵的使用寿命，从而提高有杆泵装置的运行时率（即减少停机维修时间）也是有利的。（3）长冲程抽油机具有一定的节电效果，其节电率一般都在10%40%之间。由此分析其优点可以总结为7点：(1).提高采油效率，增加石油产量(2).减少磨损，提高抽油杆和抽油泵的寿命(
18、3).排量稳定，动载荷小，事故少(4).运转平稳，抗疲劳性好(5).平衡效果好(6).具有较好的综合技术经济指标(7).具有较好的适应性能。综上所述可见，长冲程抽油机具有减小冲程损失、提高系统效率、延长机杆泵使用寿命、减少故障及提高整机运行质量等优点。因此，发展长冲程抽油机对当前老油田高含水井后期的开采减缓产量递减速度，开采稠油、低渗透等油田的“难动用储量”，以及沙漠油田深井及超深井的机械开采等，都是有一定的现实意义的。1.3 长冲程抽油机的现状及未来的发展方向1.3.1 国内长冲程抽油机的现状与发展趋势在世界范围内，研究开发与应用抽油机已有100多年的历史。在这百余年的采油实践中，采油机发生
19、了很大的变化，特别是近20年来，世界抽油机技术发展较快，先后研究开发了多种新型抽油机。其特点是：增强了抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性；改善了抽油性能，降低了抽油载荷与载荷变化范围，提高了抽油效率，减少了动力消耗；提高了抽油机平衡效果，改善了抽油机的运动特性、动力特性与平衡特性；增大了抽油机的使用范围，减小了抽油机的体积和质量，强化了抽油机自动化与智能化程度。总之，抽油机的各项技术经济指标达到了有史以来的最高水平。目前抽油机正朝着大型化、低耗能、精确平衡、高适应性、长冲程无游梁、自动化和智能化方向发展。目前长冲程抽油机可分为：增大冲程抽油机：（1）增大冲程抽油机（2）增大冲程无游梁抽油机
20、。长冲程无游梁抽油机:（1）立式长冲程无游梁抽油机（2）卧式长冲程无游梁抽油机。近年来，我国新型抽油机有了很大的发展，在我国开发的诸多抽油机中，长冲程抽油机占有很大的比例，品种最多，技术发展最快，先后出现了各种各样的长冲程抽油机，并在抽油实践中取得了较好的效果。我国各油田都需要长冲程抽油机，所以长冲程抽油机已成为我国抽油机发展的主流和方向。根据技术发展预测：在今后很长一段时间内，长冲程抽油机仍将是我国抽油机发展的主流方向，还会有更大的技术发展。发展我国新型无游梁长冲程抽油机,有以下三个途径：引进国外制造技术 引进国外先进的制造技术,这种方法比较稳妥,上得快,成功率高，但是我国目前资金不足,国内
21、技术力量和制造能力均较强,不宜从国外引进无游梁长冲程抽油机的制造技术。 按国外最先进的产品进行仿制多年来,我国在仿制国外产品方面积累了经验关键是要通过周密的调研,确定仿制对象不能只凭国外资料和专利,还要根据国外产品的使用效果和经济效益,进行综合分析, 作出诀策。自行设计与研制自改革开放以来, 我国抽油机设计与研制的力量和水平有了很大提高，我国现有很多有实力的知名石油机械公司，完全有能力开发新一代的产品。国内产品介绍：无游梁增距抽油机抚顺石油机械厂肖韩明、王幼均和中国天然气总公司第八建设工程公司刘桂芳共同研究开发了无游梁增矩抽油机,其结构见图1 ,也称为机械无游梁增距抽油机。图1.1 无游梁增距
22、抽油机复合天轮式长冲程抽油机大庆石油学院机械系和大庆采油三厂共同研制了LCYJ10 8 105HB 型复合天轮式长冲程抽油机,其结构见图2 ,是一种既满足大排量抽油,又能进行环空测试的抽油机。1-天车轮总成 2-主支架 3-悬绳器部件 4-底座 6-曲柄机构 7-减速器 8-刹车机械 9-带传动部件图1.2 复合天轮式长冲程抽油机结构图1.3.2 国外长冲程抽油机的现状与发展趋势近年来，各国研究开发了各种新型抽油机，为更经济有效地开采石油做出了卓越贡献。在新型抽油机中，长冲程抽油机品种最多，占有更大的比例，具有较好的抽油性能、提高石油产量、降低采油成本、提高经济效益等优点。根据技术发展预测结果
23、，在今后很长一段时间内，长冲程抽油机仍将是世界抽油机发展的主流和方向，长冲程抽油机将会有更大的发展。目前国外长冲程抽油机已广泛应用于稠油开采、小泵深抽采油工艺、大泵提液采油工艺以及开采各种特殊石油。国外产品介绍:美国ROTALEX长冲程低冲次抽油机美国ROTALEX长冲程低冲次抽油机结构见图1。具有以下结构特点：a、立式结构,采用链条和胶带传动方式,胶带的一端通过悬绳器与光杆联接,另一端通过带拉杆与平衡重联接,胶带中间挂在胶带滚筒上面。b、由电动机通过三角胶带、减速器后驱动主动链轮旋转,带动平衡重上下运动,实现抽油杆上下往复运动抽油。c、平衡重可根据油井实际载荷情况进行调节,可以达到较精确的平
24、衡效果。d、抽油机占地面积较小, 用于丛式井抽油。1-安全台 2-胶带滚筒 3-悬绳器带拉杆 4-悬绳器钢索 5-光杆夹紧器6-胶带 7-平衡带拉杆 8-平衡重 9-混凝土基础 -10传动带保护 11减速器 12-井口13-光杆 14-从动链轮 15-链条 16-主动链轮图 1.3 ROTAPLEX 长冲程低冲次抽油机机构法国长冲程无游梁液压抽油机法国公司生产的长冲程无游梁液压抽油机结构见图2。目前有六种规格产品,悬点大载荷为34.23-195.64KN,冲程长度为10m, 最大冲次为5min-1 。Mape公司长冲程无游梁液压抽油机适用于开采稠油或高气油比石油适用于定向井、丛式井、水平井、斜
25、井、双井平衡抽油以及深井抽油；适用于油田蒸汽吞吐采油和水驱采油该抽油机还可以用于起下抽油杆和油管,不需要修机进行作业在进行抽油作业时,可近距离或远距离遥控调节抽油机的冲程长度与冲次, 还可以调节上冲程或下冲程的运动速度,以满足油井抽油的需要。目前,该抽油机有以下六种规格：(1)H60-77-0/394型;(2)H100-110-0/394型;(3)H175-150-0/394;(4)H240-220-0/394型;(5)H360-309-0/394型;(6)H610-440-0/394型。在上述型号中, H代表长冲程无游梁液压抽油机;第(1)种规格中的代表液压马达扭矩, 单位为以103lbin
26、, 77代表抽油机载荷, 位为102lb,0/394代表冲程长度,单位为in。其余五种型号数字代表意义与上同。法国公司长冲程无游梁液压抽油机,有海洋丛式井用抽油机、斜井用抽油机、拖车式抽油机、双井用抽油机等四种类型。图 1.4 长冲程无游梁液压抽油机通过对国外各类长冲程抽油机进行分析研究后，得出以下三点有关技术发展方向的结论：.增大冲程游梁抽油机是常规游梁抽油机的发展方向：由于增大冲程游梁抽油机具有提高采油效率、增加石油产量、降低采油成本等优点，所以是常规游梁抽油机的发展方向。.增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向：增大冲程游梁抽油机是在游梁抽油机的基础上增加了增大冲程的机构，仍然保
27、留着游梁抽油机的某些缺点，各种技术经济指标不可能有显著的改善和提高。增大冲程无游梁抽油机彻底摆脱了游梁抽油机的某些缺点，具有更好的技术经济指标，可大幅度的提高抽油机运动特性、动力特性和平衡特性，所以增大冲程无游梁抽油机是增大冲程抽油机的发展方向。.长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油机的发展方向：与增大冲程抽油机相比较，长冲程无游梁抽油机使用现代采油工艺发展的需要，技术经济指标先进，显著提高了抽油机的运动特性，不需要增大冲程机构，传动效率较高，杆件受力较好，而且还可以实现超长冲程抽油。这种冲程是增大冲程抽油机无法实现的，所以长冲程无游梁抽油机优越于增大冲程抽油机。为此，长冲程无游梁抽油机是长冲程抽油
28、机的发展方向。总之世界长冲程抽油机将会有很大的技术发展，其数量将会大幅度增加，长冲程机构将更简单、有效，寿命更长。2 平衡能量计算及平衡装置的设计2.1 平衡能量的计算2.1.1 原始数据悬点载荷：80KN冲程： 1030 m起下速度：1520 m/min适用碳杆规格：30mm3.0mm 32mm4.2mm 35mm5.0mm产出液密度：810.0 Kg/m32.1.2 井深计算 （21） （ 22） （23） （24） L下泵深度S悬点冲程长度 S=1030mN悬点冲程次数 N=s/v=（1030）/（1520）=1/41 次/分钟产出液密度 =810.0kg/m3钢制抽油杆规格 22抽油管
29、横截面面积 =1.01810-13m2取碳杆长度l碳=0.5L，则钢制抽油杆l钢=0.5L=f碳l碳碳g+ f钢l钢钢g =35510-60.5L1.81039.8 +10-63.140.5L8.521039.8=17.368L =10-63.14（L-300）8109.8=19.54L-781.6 =（17.368 L -781.6）(1+)=42.3L-895.7由于已知悬点载荷 =80KN80000 = 42.3 L - 895.7L=1912.4 m取L=1900 m2.1.3 电动机上下冲程时功率计算将上面计算得出的L值带入： （2-5）=f碳l碳（碳-）g+ f钢l钢（钢-）g=1
30、7.3681900=32999.2N =19.541900781.6=36344.4N （2-6）上冲程期间抽油机对光杆负载所做的功： （2-7） =(32999.2+36344.4) 30-36344.4 =2029425.84Nm下冲程期间抽油机对光杆负载所做的功： （2-8） =332999.230+36344.4 =1040858.16Nm由于抽油机上下冲程时间相等故：t=上冲程期间抽油机平均输出功率：下冲程期间抽油机平均输出功率：2.2 平衡重计算平衡重选择合适可使发动机上下冲程所做的功相等。本设计采用重力势能平衡的方法，具体方法是在传动轴上加一卷筒，用钢丝绳悬挂平衡。由于能量一定，
31、所以如果移动距离大，那么平衡重质量就小；反之如果移动距离小，则平衡质量就大，但当平衡重质量太大时，钢丝绳的强度要求就比较高，同时对轴径要求也相应的增大，经济计算分析，可确定移动平衡重移动距离25m，则平衡质量： 上冲程： =Gh+ （2-9）下冲程： Gh = + （2-10）平衡重质量为kg2.3 平衡装置的设计 据此设计配重卷筒轴的直径：根据钢丝绳的使用拉力查的钢丝绳直径d=26mm 又因为钢丝绳的直径与其缠绕滚筒直径有经验值40倍的关系所以40=2640=1.04m又因为 =h/6=25/6=1.33m综合以上选择滚筒直径为 =1.33m2.4 本章小结（1） 首先，根据悬点载荷80KN
32、，原油密度810.0 Kg/m3，与冲程长度等计算出井深为1900m。再根据，公式 与公式 计算得到悬点上下冲程所作的功分别为= 2029425.84Nm =1040858.16Nm同时根据计算出来的功，遵守电动机上下冲程做功相同的原则即上冲程：=Gh+ 下冲程：Gh = + 计算出平衡重 G=6.2T。最后根据平衡重重量选取直径为d=26mm的钢丝绳，并根据经验值关系结合配重滚筒的转速与配重行程综合得出配重滚筒直径为D=1.33m。3 传动方案的确定电动机及变频调速器的选择3.1 传动方案的对比与选择传统方案：传统的滚筒抽油机是用电动机带动减速器再加上变向器来实现抽油滚筒的正反转来实现抽油过
33、程的。 考虑到其变向器的稳定性差而且价格昂贵，所以舍弃传统方案。采用变频调速器调节电机速度并且实现正反转来实现抽油机的正反转工作，其工作稳定且整体结构简单方便可行，其简体如下：图3.1 传动装置运动简图3.2 电动机的选择3.2.1 起升功率的计算悬点载荷：Fmax=80KN起下速度：V=1520 m/min所以起升功率为：Pw=FmaxV=80(1520 )=(2026.67)Kw即最大起升功率：Pw=26.67Kw3.2.2 传动装置的总功率计算这一功率由电动机带动减速器来实现，则传动装置的总功率a应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积，即： a=123n 其中a123n分别为每一传动副
34、（齿轮，蜗杆，带式链），每对轴承每个联轴器及滚筒的效率。传动副的效率数值可以按表选取，轴承和联轴器的效率数值为：滚动轴承（每对） 0.980.995滑动轴承（每对） 0.970.99弹性联轴器： 0.990.995齿轮联轴器： 0.99万向联轴器： 0.970.98=0.73其中0123n分别为带传动，轴承，齿轮传动，联轴器和滚筒的传动效率。所以 因为平衡重在抽油机上冲程中所做的功： =17kw配重在电动机端提供的功率：因为平衡重在抽油机上冲程中所做的功可以帮助电动机做过，及可减小电动机功率，所需要电动机功率为：3.2.3 选定电动机及变频调速器（1） 电机的选择由于本电机应用于油田抽油机上，
35、所以应该考虑选择防爆电动机。动作过程中电动机需要经常改变方向，所以需要选择可以反转的电动机，根据容量和转速，选择“防爆异步电动机”。 抽油杆需要在井口频繁进出，这样就要求动力装置和缠绕大盘都必须可以正反转，即电动机必须可以反转或加换向装置。电动机选择的是Y系列异步电动机。它可以实现传动的频繁正反转。此电动机的特点是：a,绕线转子，自扇冷式，隔爆型。b,允许经常起动及逆转。其主要性能如表3.1：表3.1 电动机性能表型号额定功率满载时YB2-180L-615转速r/min效率%98090电机外形尺寸如图3.2：图3.2 电机外形尺寸电机外形尺寸表如表3.2：表3.2 电动外形尺寸外形尺寸ABCD
36、EFGHKMNPRST27927912148110142.5180153002503500195图3.3 电机实物（2）变频调速器的选择变频器（变频调速器）是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电
37、压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。简单来说就是，用来调节电机转速，控制电机正反转，控制电动机的输出转速。综合市场口碑及性价比好的因素选用变频调速器的型号为：易能 DES1000-4T0185G0220P 18.5K器价格约为市场价2560元。图3.4 变频调速器的外形结构示意图3.3 传动参数的计算3.3.1 确定传动比选择电动机为防爆电机，并且通
38、过变频调速器的控制。工作轮转速范围为 ：N=v/2d=(1520)/21.6=34 r/min却总传动比为 其中 带传动比=3 双柱齿轮传动比= 303.3.2 分配减速器的各级传动比按展开式布置，考虑润滑条件，为使两极大齿轮直径相近，由展开式曲线查得：=6.8则 ： 传动装置各轴的运动及运动参数：为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速及转矩（或功率），将传动装置各轴有高速至低速依次定为：轴，轴，轴，轴为工作滚筒轴。，为相邻的输入功率（kw），T为各轴的输入转矩（Nm），,n为各轴的转速。则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到个轴的运动和动力参数： 各轴转速-电动机经过变频调速器调节
39、后选用的转速范围=270360-电动机至工作轴的传动比轴： 轴： 轴： 各轴输入功率：轴 轴 轴 卷筒轴 12.750.990.98=12.37kw 各轴输出功率 轴-轴输出功率分别为轴 轴 轴 卷筒轴 各轴输入转矩：电动机轴输出转矩由公式 （3-1）得：轴 轴 轴 卷筒 轴-轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承的效率：数据归纳如下：表3.3 传动装置各级运动参数轴功率P(KW)转矩T(Nm)转速N(r/min)传动比 i效率 名称输入输出输入输出电动机1543827036030.96轴14.414.1111461527.91123.11497.3901206.80.95轴13.5513.287
40、331.59774.67184.99579.113.2417.654.410.95轴12.7512.530417.940554.129809.539743.13410.99卷筒轴12.3712.2529511.439337.428617.138153.4343.4 本章小结首先，采用了变频调速器调节电机速度并且实现正反转运动，来实现抽油机的上下冲程工作，变频调速器的选用减少了传统换向机构，其工作稳定且整体结构简单方便可行，确定了传动方案即：电动机（变频调速器）-带传动-双极圆柱减速器-配重滚筒-工作滚筒-导向轮（图3.1）。然后，根据分别根据抽油机上冲程所需的最大功率与配重提供的功率计算得到电
41、动机的最大所需功率为 选取额定功率为15kw的防爆电机其型号为：YB2-180L-6 同时综合市场口碑及性价比好的因素选用变频调速器的型号为：易能 DES1000-4T0185G0220P 18.5K其市场价约为2560元。最后，根据井口的速度与工作滚筒的直径确定了总传动比，分配了传动比，确定了传动参（表3.3）。4 v带传动的设计及选定4.1 带轮的设计已知电动机的型号为YB2-180L-6额定功率为 15KW转速为 270360r/min带传动比i为 3一天运转时间为 24小时（1）确定计算功率计算功率为： Pca=KaPd=1.515=22.5KW （2） 选取窄V带的带型根据Pca,和
42、小带轮转速 n确定用V带带型。窄V，故选15N/15J型窄V带。dmin =300mm 选择标准值取d1=355mm d2=d1i= 3553=1065mm选择标准值取 d2= 1060，选取标准值：D2=710mm。（3） 验算V带的速度由公式 带速在525m/s范围内，带速合适。（4）确定V带基准长度Li和中心距a 初取a0=1400mm由公式 取基准长度带长Li=5000mm计算中心距a及其变动范围 =1400+=1365mmamin=a-0.015Ld =1365-0.0155000=1290mmamax=a+0.03Ld =1365+0.035000 =1515mm（5） 带轮包角 =180