游梁式抽油机运动学分析.doc
游梁式抽油机课程设计说明书
一曲柄摇杆机构杆长计算目前，游梁式抽油机采用的是四杆机构原理。
国内外使用的游梁式抽油机四杆机构的循环主要有三种：对称循环、近视对称循环和非对称循环。
我们采用近视对称循环四杆机构，为了方便与计算，认为游梁旋转的上下极限转角相等。
由石油天然气行业标准查得游梁的最大转角055α=，因此游梁旋转上下极限位置与水平夹角分别为27.52α︒=。
游梁式抽油机采用的是四杆机构为曲柄摇杆机构，其原理简图如图一所示。
图一：执行机构的原理简图曲柄摇杆机构的两位置如下图二、图三所示，曲柄的半径为R，连杆的长度为L连，游梁回转中心与曲柄回转中心距离为l。
由设计说明书知游梁的前臂长度=6L前m, 游梁的后臂长度=3.162L后m，游梁支撑中心到底座距离=2.8H1m，曲柄转动轴中心到底座的直距离2=2H m，游梁支撑中心到曲柄转动轴中心的水平距离=4.1L m。
实用文档实用文档图二：游梁水平示意图图三：游梁后臂上仰最大角示意图由图示两位置状态知：222212() 4.1(2.82) 4.18l L H H m=+-=+-=实用文档1221120.8arctan()arctan()11.054.127.5211.0527.539 2.6314.18 3.162=1.0181.8245;0.8065.H H L L R m L R l L m L m R m οοοοοβαββββ-======+=+=+===-=-=-==连后连连二 驴头的结构设计及重量计算驴头用来将游梁前端的往复圆弧运动变为抽油杆的垂直直线往复运动，为了保证在一定冲程长度下，将圆弧运动变为悬点的直线运动，驴头的圆弧面长度应为:max =~S 弧（1.2 1.3）Smax S 为驴头悬点的最大冲程。
由设计说明书知：max S =6m ，取max 1.2S S =弧，则1.267.2S m =⨯=弧驴头的最大转角为55α︒=， S R α=⋅弧驴，因此7.2===7.504m 55 3.14180S R α⨯弧驴 驴头的材料选厚为100mm 耐磨板的45钢。
异相型游梁式抽油机设计剖析
异相型游梁式抽油机设计摘要抽油设备中，以游梁式抽油机最为普遍，数量也最多。
游梁式抽油机具有机构简单、可靠性高等优点，因而在油田得到了广泛应用。
随着石油工业的发展，目前，为了增加抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性，提高抽油效率，减少动力消耗，改善抽油机的运动特性、动力特性与平衡特性。
因此国内外抽油机的总的发展趋势是向着超大载荷，长冲程，低冲次，精确平衡，自动化，智能化，节能化，高适应性方向发展。
异相型游梁式抽油机是油田应用最为广泛的一种节能型抽油机。
它的设计原理与方法对抽油设备具有通用性。
本文介绍了异相型游梁式抽油机工作原理与节能原理，进行了运动学和动力学分析计算、平衡计算。
为此，将曲柄回转运动分成24等分，逐点计算悬点的光杆因数、扭矩因数、加速度、载荷值；曲柄扭矩计算、平衡率计算及交变载荷系数计算等。
由于计算工作量大，在手算基础上采用了计算机的Excel软件优选了抽油机的几何尺寸。
对主要部件进行了选择计算，合理选择电动机和双圆弧齿轮减速器，设计了窄V带传动装置。
最后对各结构进行了应力和强度校核。
设计显示：如果异相型游梁式抽油机的几何尺寸得到优化，节能效果是显著的。
关键字：异相型抽油机，扭矩因数，悬点载荷，净扭矩AbstractPumping equipment, with the most common beam pumping unit, also most.beam pumping unit has the advantages of simple structure, high reliability, and has been widely applied in the field.Along with the development of the petroleum industry, now, in order to increase the adaptability of the pumping unit, reliability, economy and advanced, improve the efficiency of oil, reduce power consumption, improve the motion characteristics and pumping dynamic characteristics and balance.So the general development trend and pumping unit is large load, and long stroke to flush times, low precision balance, automation, energy saving, intelligent, and high adaptability.Out-of-phase type beam pumping unit is the most widely used oil pumping unit is an energy-saving.It's design principle and method of pumping equipment.The paper introduces the beam pumping unit type out-of-phase working principle and the energy saving principle, kinematics and dynamics analysis and calculation, the equilibrium calculation.Therefore, will turn into twenty-four equal crank movement point, the calculation of strength factor, hanging point torque factor, acceleration, load value, Crank torque calculation, balance ratio and alternating load coefficient calculation, etc. Due to the big workload is calculated based on the hand, using computers Excel the optimum geometric dimension of the pumping unit.The choice of main components, reasonable choice of double circular-arc gear reducer motors and narrow, design the V belt transmission device.Finally the stress on the structure and intensity.Design shows that: if out-of-phase type beam pumping unit, the optimized geometry size energy-saving effect is remarkable.Keywords: Out-of-phase type unit, torque factor, hanging point load, net torque目录前言 (1)1概述 (3)1.1国内外抽油机技术发展概况 (3)1.2抽油机的类型与结构及主要参数 (3)1.2.1 抽油机的类型 (3)1.2.2 抽油机的结构 (4)1.2.3 游梁式抽油机主要参数 (7)1.3近几年抽油机的研究重点及研究中应重视的问题 (7)1.3.1 抽油机的研究重点 (7)1.3.2 抽油机研究中应该重视的问题 (10)1.4异相型游梁式抽油机特、点工作原理与节能原理 (11)1.4.1 异相型游梁式抽油机特点 (11)1.4.2 工作原理 (11)1.4.3 节能原理 (11)2设计数据 (13)2.1设计数据 (13)2.2抽油机几何结构尺寸 (13)2.3抽油机模型示功图: (13)3设计与计算 (17)3.1异相型游梁式抽油机几何尺寸参数计算 (17)3.1.1 几何关系计算式 (17)3.1.2 符号含义 (17)3.1.3 各个点参数计算 (18)3.1.4 扭矩因数和光杆位置因数计算 (21)3.2抽油机运动学计算 (23)3.2.1 光杆（悬点）加速度计算式 (23)3.2.2 加速度计算 (23)3.2.3 加速度曲线 (24)3.3抽油机动力学计算 (24)3.3.1 悬点载荷计算式 (25)3.3.2 减速器扭矩计算 (26)3.3.3 曲柄轴净扭矩曲线 (27)、交变载荷系数CLF的计算 (28)3.3.4 平衡率P3.4传动系统设计 (28)3.4.1 电动机的计算与选择 (28)3.4.2 计算传动比及减速器的选择 (30)3.4.3 传动装置的运动和动力参数的计算及窄V带选择 (31)4 抽油机的各部件的强度计算与校核 (36)4.1连杆的应力分析与强度校核 (36)4.2游梁的应力分析及强度校核 (38)4.3滚动轴承的选择和寿命计算 (40)4.3.1 选取轴承并计算轴承支反力 (40)4.3.2 计算当量载荷 (41)4.3.3 计算轴承寿命 (42)5 结论 (43)6 谢辞 (44)7 参考文献 (46)异相型游梁式抽油机设计前言本设计通过对异相型游梁式抽油机的优化设计，改进了以往常规型抽油机的高能耗、曲柄净扭矩波动变化大、扭矩峰值高、加速度变化幅度大等特性。
游梁式抽油机文献综述
游梁式抽油机文献综述前言有杆抽油系统是国内外油田最主要的，也是至今一直在机械采油方式中占主导地位的人工举升方式。
有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵等三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的举升设备。
根据是否具有游梁，抽油机可以分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
由于游梁式抽油机具有结构简单、工作可靠等优点，游梁式抽油机一直是国内外油田应用最广泛的举升设备。
游梁式抽油机井数量多，其工作性能，特别是节能性能直接影响采油的成本。
因此，完善和发展游梁式抽油机设计理论，研制节能效果显著的节能型游梁式抽油机对于抽油机井的节能降耗、提高举升系统的经济效益具有重要的实际意义。
第一章抽油机功能及国内外研究现状1.1抽油机功能在石油液气的开采过程中，抽油机是重要的举升设备。
除了利用底层本身的能量进行自喷采油外，目前所用一切人工举升采油设备基本都是抽油机。
人工举升采油法称之为机械采油法。
典型的机械采油法包括无杆抽油和有杆抽油两种。
有杆抽油设备对应的采油机械由地面驱动设备（各种抽油机）、井下工作设备（各类抽油泵）和能量传递装臵（抽油杆或油液举升机构）等组成。
有杆抽油设备按照抽油泵运行方式又分为抽油杆往复运动类和旋转运动类，前者是通过下入井内的抽油杆带动井下的抽油泵柱塞上下往复运动，将油液送至地面。
有杆抽油设备的地面驱动设备主要有游梁抽油机和无游梁抽油机两种。
无杆抽油设备是各种不采用抽油杆传递动力的抽油设备的总称，此类设备由水电活塞机、电力离心沉没泵和振动泵、电动潜油离心泵、液压驱动类和气举采油设备组成。
游梁式抽油机是有杆抽油设备系统的地面装臵，它由动力机、减速器、机架和四连杆机构等部分组成。
减速器将动力机的高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动。
曲柄轴的旋转运动经由四连杆机构变为悬绳器的往复运动。
悬绳器下面连接抽油杆柱，由抽油杆柱带动抽油泵柱塞（或活塞），在泵筒内作上下往复直线运动，从而将油井内的油液举升到地面。
1.2国内抽油机研究现状抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。
抽油机悬点运动规律分析及载荷计算
加速度的极值发生在驴头的上下死点
11
二、抽油机驴头悬点载荷分析. 静载荷——抽油杆柱和液柱载荷、泵的沉没
压力、井口油压
悬点载荷 动载荷——抽油杆柱和液柱的惯性载荷、振
动和冲击载荷、摩擦载荷等
1.抽油杆柱载荷 上冲程——抽油杆柱在空气中的重力Wr
Wr f r L s g qr L
(3-14)
(3-9)
(4)A点的加速度方程：
dVA a 2 WA r (cos cos 2 ) dt b
(3-10)
(5)A点最大位移(光杆冲程)： a a S X A max X B max 2r b b
(3-11) 9
(6)A点加速度的极值 加速度的极值点
dW A d
(2)加速度与惯性载荷的关系：
一个冲程可分为四个阶段：如图3-20
15
16
表3-4 加速度对悬点载荷的影响
冲 程 00－900 加速度 惯性力 向上 向下 向下 向上 向下 向上 向上 向下 对悬点载荷的影响 增大悬点载荷 减小悬点载荷 减小悬点载荷 增大悬点载荷
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上冲 程 900－1800 1800－2700 下冲 程 2700－3600
22
上冲程主要受(1) (2) (3)的影响，增加悬点载荷； 下冲程主要受 (1) (2) (4) (5)的影响，减少悬点载
荷。； 分析的关键： (1)摩擦力与运动物体的方向相反； (2)上冲程产生的摩擦载荷总是使悬点载荷增加；下 冲程正好相反。 （3）有三种情况没有摩擦力存在。]
23
5.其它载荷 (1)振动载荷——由于交变载荷(惯性载荷的变 化和液柱载荷的交替作用)引起抽油杆柱的振动， 从而产生振动载荷。（一般对于下泵不太深、冲 数不大的井，可忽略。） (2)沉没压力和井口压力 由于沉没压力使悬点载荷减轻，（上冲程， 产生向上顶浮作用；下冲程无）；井口压力（即 井口回压）使悬点载荷增加，（下冲程减轻抽油 杆柱载荷）二者方向相反，可部分抵消，因此， 在计算中可忽略。
常规游梁式抽油机设计与仿真(毕业设计)
摘要现在油田的采油方式有两种：一种是利用地层本身的能量来举升原油，称作自喷采油法；另一类是人为的利用机械设备将原油举升到地面，称作机械采油法。
自喷采油法是最经济的方法，但是随着油田的开发，地层压力的降低，地层能量的消耗，油田不能再采用自喷采油法，就需要利用机械采油法。
机械采油法，有杆抽油是国内外油田最主要的，也是至今在机械采油方式中占绝对主导地位的人工举升方式。
有杆抽油系统主要由抽油机、抽油杆、抽油泵三部分组成，抽油机是有杆抽油系统最主要的升举设备。
根据其是否有游梁，抽油机可以划分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
而常规游梁抽油机自诞生以来，历经百年，经历了各种工况和各种地域油田生产的考验，经久不衰。
目前仍在国内外普通使用。
常规游梁式抽油机以其结构简单、耐用、操作简便、维护费用低等明显优势，一直占据着有杆系采油地面设备的主导地位。
所以研究有杆类采油设备是非常有意义的。
本文介绍了常规抽油机工作原理与节能原理，设计过程中对抽油机运动学和动力学分析与计算，阐述了常规游梁式抽油机运动规律。
游梁式抽油机驴头的悬点载荷标志抽油机的工作能力的重要参数之一，而看它是否节能，其技术指标是抽油机的电动机实耗功率的大小及减速器的工作状态。
本设计全面概述了常规性抽油机的发展概况，抽油机的优化设计及其节能原理，对抽油机得几何参数，运动参数，动力学参数进行了全面的分析计算，以对常规游梁式抽油机进行优化设计。
关键词：常规游梁式抽油机；结构设计计算；优化AbstractMethod of oilfield exploitation of crude oil is divided into two kinds: one kind is uses thehigh energy to lift crude oil, known as the flowing production method; another kind is the use of mechanical equipment for the crude oil onto the ground, called the mechanical recovery method. Flowing production method is the mosteconomical, but with the development of oil fields, lower formation pressure,formation energy consumption, oil field can not use the flowing production method,need to use mechanical recovery method. Machinery production equipment from the mode of production can be divided into two kinds: rod production equipment and no rod production equipment, and rod production equipment for the main part,so the energy problem rod production equipment is very meaningful.Beam pumping unit is the main equipment for the production of rod oil extraction equipment in oil field. In some oil fields in China try to use technology to replace theconventional beam pumping machine is advanced, but because the cost is too high, the cost recovery period is too long, so in the field or in the beam pumping unit.This paper introduces the conventional pumping unit working principle and theprinciple of energy saving pumping unit, the analysis and calculation of the kinematics and dynamics of machine design process, the conventional beampumping oil machine movement law. One of the important parameters of the beampumping unit horsehead of the pumping unit horsehead load mark working ability,and to see whether it is energy saving, the technical indicators are motor pumping unit of the actual power consumption and the size of the reducer working state. The design of a comprehensive overview of the development of the conventionalpumping unit, optimizing design and energy-saving principle of oil drawing machine,the geometrical parameters, pumping motion parameters, the kinetic parameterswere analyzed to calculate.目录常规游梁式抽油机设计与仿真第一章绪论1.1游梁式抽油机技术发展抽油机产生和使用由来已久，已有百年的历史。
游梁式抽油机的详解PPT幻灯片课件
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(10)电机：电机是动力的来源，一般采用感应 式三相交流电动机。它固定在电机座上由皮带 传送动力至减速器大皮带轮。前后对上有两条 顶丝可调节皮带的松紧度。
（8）检查三角皮带，应无损伤。皮带 松紧合适。
（9）检查电器部分及配电箱。
25
26
二、 抽油泵：抽油泵 也称深井泵．它是有杆 机械采油的一种专用设 备，泵在油井井筒中动 液面以下一定深度，依 靠抽油杆传递抽油机动 力，将原油抽出地面．
1、分类：按泵在井
内安装的方式，分为管
式泵和杆式泵两种。
(11)刹车装置：刹车也叫制动器，它是由手 柄、刹车中间座、拉杆、锁死弹簧、刹车轮、 刹车片等部件组成。刹车片与刹车轮接触时发 生摩擦而起到制动作用，所以也叫制动器。
16
(12)大皮带轮：电动机把旋转的动力传给皮带，再由 皮带传给大皮带轮，由大皮带轮带动输入轴，它是减 速器做功的桥梁。
(13)尾轴承：它起着尾梁和游梁相连的作用，减小摩 擦使游梁上下运动较轻便。
10
(2)曲柄平衡 是将平衡块加在曲柄上，适用于10吨(也叫10型)以上重 型抽油机。这种干衡方式减小了游梁平衡引起的抽油机摆 动，调整比较方便。但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。 (3)复合平衡 在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。特点： 小范围调整时，可调整游梁平衡，大范围调整时，则调整 曲柄平衡块．这种平衡方式适用于中深井。 (4)气动平衡 利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的， 可用于10吨以上重型抽油机，这种平衡方式减少了抽油机 的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工麻烦。
游梁式双驴头双井抽油机动力性能分析
力旋 流 器 磨 蚀 分 析 ［ ］ Ｊ ．化 工 机 械 ， ０ ７ ３ ６ ： ２０ ， ４（ ）
３１ — ２０ ７３ ．
５ 结 语
基 于离 散 相模 型 ， 合 冲刷 磨 损模 型 模 拟压 裂 结
［ ］ 张 晓 东 ， 俊 华 ． 于 Ｆ ＵＥ ５ 李 基 Ｌ ＮＴ 的 锥 形 节 流 阀 流 场 数
３ ４井喷 砂器 两 侧 喷 砂 孔偏 磨 形 貌 ， ２ 与模 拟 结 果基
本 一致 。
由于喷砂 器 竖 直 放 置 情 况 下 压 裂 管 柱 偏 心 所 造 成
的 。随着施 工 时间 的逐 渐 增 加 ， 种 偏磨 现 象 会 更 这
加严 重 。喷砂 器 偏 磨 形 貌 与 现 场 施 工 结 果 基 本 吻 合， 验证 了基 于离散 相 模 型 的 冲刷 磨 损 模 型 可 以定
值模 拟 Ｅ；石 油矿 场机 械 ，０ ９ ３ （） ５—２ Ｊ． ２ ０ ，８ ９ ：０５ ．
收 稿 日期 ： ０ ２０ —０ ２ １ ２１
基 金 项 目 ： 龙 江 省 科 技 攻 关 项 目 （ ０ Ａ５ ７ 黑 ＧＺ ８ ０ ） 作 者 简 介 ： 龙 庆 （ ９ ２）男 ， 宁 复 县人 ， 授 ， 士 ， 要 从 事 石 油 钻 采 机 械 设计 理论 研 究 。 邹 １６ ， 辽 教 博 主
邹龙庆 ， 周 亮
（ 北石油大学 机械科学与工程学 院， 东 黑龙 江 大庆 １ ３ １ ） ３ ８ ６
摘 要 ： 用 Ｓ ｌ ｗｏｋ 软 建 立 了相 应 的 运 动 和 动 力 解 析 方 程 。 采 ｏｉ ｒ ｓ ｄ 并
４ ４ 与现场 磨损情 况 比较 ．
管柱各 种工 况下 的 内部 流场 、 磨损 形貌 ， 拟结果 显 模
常规游梁抽油机简述
标题六
Text here
(1) 通过上面对游梁式抽油机驴头悬点运动规律的研 究可以看出,1个冲程过程中 , 悬点速度时刻在发生变 化 , 悬点加速度也不断地跟随变化,运动规律复杂。 (2) 可以看出借助于先进的计算机仿真技术,在开发初 期就可对其结构进行优化 , 可大大缩短产品生产周期, 降低成本。
常规游梁式抽油机简述
145工作室
组长：张成涛 组员：孟庆迪、赵的玉、张伟鹏 汇报人：张成涛 ppt：张伟鹏
一 二
结构组成
工作原理
计算仿真 应用范围优缺点 前景分析 参考文献
目录
Contents
三 四
五
六
目录
Contents
标题一
Text here
标题二
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标题三
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一.结构组成
标题二
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标题三
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标题四
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标题五
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标题六
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标题一
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标题二
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标题三
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五.抽油机发展趋势
标题四
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标题五
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标题六
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标题一
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基于Pro/E的抽油机运动学仿真分析
• 对抽油机悬点做了运动学理论分析，得出 悬点位移、速度和加速度计算公式。采用Pro / E软件中的模块对CYJY10—3—53HB型抽油 机进行机构运动学仿真研究,得出抽油机悬点 位移、速度和加速度随时间变化曲线。研究结 果表明,这种抽油机1个冲程过程中,悬点速度 时刻在发生变化，加速度也不断地跟随变化, 运动规律复杂。从研究中可以看出,借助先进 的计算机仿真技术,在抽油机开发初期就可对 其结构进行优化,可大大缩短产品生产周期,降 低成本。 抽油机是油田重要的地面设备,它的 性能直接 关系到采油效率的高低。掌握抽油 机悬点的位移、速度和加速度的变化规律是进 行抽油机结构优化设计的基础
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游梁式抽油机的工作原理
游梁式抽油机是有杆抽油系统的地面驱动装置，它由动力机、减速器、机架
和连杆机构等部分组成。减速器将动力机的高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转
运动;曲柄轴的低速旋转圆周运动由连杆机构变为驴头悬绳器的上下往复直线运
动，从而带动抽油泵进行抽油工作。游梁式抽油机是机械采油设备中问世最早的
抽油机机种，基本结构如图1所示：
图1 常规游梁式抽油机基本机构图
1-刹车装置2-电动机3-减速器皮带轮4-减速器5-动力输入轴6-中间轴7-输出轴8-曲柄
9-曲柄销10-支架11-曲柄平衡块12-连杆13-横梁轴14-横梁15-游梁平衡块16-游梁17-
支架轴18-驴头19-悬绳器20-底座
常规游梁式抽油机的运动分析（下图为ppt
演示文稿，请双击打开相关内容）
常规游梁式抽油机的运动分析
常规游梁式抽油机的悬点载荷计算
一、抽油机悬点载荷简介
当游梁式抽油机通过抽油杆的上下往复运动带动井下抽油泵工作时，在抽油
机的驴头悬点上作用有下列几类载荷：
(1)静载荷 包括抽油杆自重以及油管内外的液体静压作用于抽油泵柱塞上
的液柱静载荷。
(2)动载荷 由于抽油杆柱和油管内的液体作非匀速运动而产生的抽油杆柱
动载荷以及作用于抽油泵柱塞上的液柱动载荷。
(3)各种摩擦阻力产生的载荷 包括光杆和盘根盒间的摩擦力、抽油杆和油液间的摩擦力、抽
油杆(尤其是接箍)和油管间的摩擦力、油液在杆管所形成的环形空间中的流动阻力、油液通
过泵阀和柱塞内孔的局部水力阻力，还有柱塞和泵筒之间的摩擦阻力。
抽油机有杆泵运动1个周期内的4个阶段
1—抽油杆; 2—油管; 3—泵筒
有杆泵的具体运行过程：
1.电机提供动力给齿轮箱。齿轮箱降低输出角速度同时提高输出转矩。
2.曲柄逆时针转动同时带动配重块。曲柄是通过联接杆连接游梁的，游梁提
升和沉降活塞。驴头在最低位置的时候，标志着下冲程的止点。可以注意到曲柄
和连接杆此时在一条直线上。
3.上冲程提升驴头和活塞，随之油背举升。在上止点，所有的铰链在一条直
线。这种几种结构局限了连接杆的长度。
4.活塞和球阀。球阀是液体流动驱动开闭的。 上冲程中，动阀关闭静阀开
启。活塞上部的和内部的液体从套管中被提升出去，同时外部液体补充进来。下
冲程，动阀开启阀法关闭。液体流入活塞而且没有液体回流油井。
二、悬点载荷计算
jd
WWW
j
W
---悬点静载荷; dW---悬点动载荷;
（1）悬点静载荷
1.抽油杆自重计算
在上下冲程中，抽油杆自重始终作用于抽油机驴头悬点上，是一个不变的载
荷，它可以用下列式子计算:
'
/1000rrrprpWAgLqL
'
r
W
-抽油杆自重，kN; pL-抽油杆总长度，m;rA-抽油杆的截面积，m2;g重力
加速度，9.81N/kg2;r-抽油杆的密度，kg/m3;rq-每米抽油杆自重，kN/m。
对于组合杆柱,如果级数为K,则可用下式计算:
r
q=1kriiiq
ri
q
---第i级抽油杆住每米自重,KN/m;
i
----第i级杆柱长度与总长之比值;
由于抽油杆全部沉没在油管内的液体之中，所以在计算悬点静载荷时，要考
虑液体浮力的影响。用rW代表抽油杆柱在液体中的自重，则它可以用下式计算:
'
()(1)frrfrprrWALgW
=(1-0.127f)**rpqL
其中，f---井液密度,t/3m;rW---液体中抽油杆自重;
2. 作用于柱塞的液柱静载荷计算
作用于柱塞上的液柱载荷随着抽油泵阀门开闭状态的不同而变化。下冲程
时，柱塞上的游动阀是打开的，柱塞上下连通。若不计井液通过游动阀和柱塞孔
的阻力，则柱塞上下的井液压力相等，作用于柱塞上的液柱载荷等于零。上冲程
时，游动阀关闭而固定阀打开，柱塞上下不再连通。柱塞上面的液体压力等于油
管内液体静压力，而柱塞下面的液体压力，忽略液体通过固定阀时的阻力，等于
油管外动液面以下液柱的静压力。这一压力差在柱塞上产生液柱载荷fW（单位
kN）：
fW = f*g*(pL-h)* pA =f*g*0H* p
A
式中，fW---作用于柱塞的液柱载荷;f---井液密度,t/3m;g----重力加速度,g=9.81m/2s;pL---
抽油杆总长或挂泵深度,m;h---泵的沉没深度,m;0H---油井动液面深度,mpA---泵的柱塞面
积，2m
3.悬点静载荷计算
上冲程时，悬点静载荷等于上述两项载荷之和，则有:
jW = rW+f
W
下冲程时, 悬点静载荷等于抽油杆柱在液体中的自重,则有：
j
W
= rW
（2）悬点动载荷
1.抽油杆柱动载荷
抽油杆和液柱在非匀速运动过程中产生惯性力而作用于抽油机悬点上的载
荷称为动载荷。惯性力的方向与加速度方向相反。在抽油机系统中，我们规定取
向上加速度为正，即取向下的载荷为正。忽略抽油杆的弹性，将其视为一集中质
量，则抽油杆柱动载荷就等于抽油杆质量与加速度的乘积。
rd
W
jW×ag = jWg×（2***dTFdTFdd）=rpr
LAa
rd
W
---
抽油杆柱动载荷；
j
W
---悬点静载荷;
a
---悬点加速度(驴头圆弧切向加速度);
g----重力加速度,g=9.81m/2s;
--- 曲柄角速度;
----曲柄转角;
p
L
-抽油杆总长度，m;rA-抽油杆的截面积，m2; r-抽油杆的密度，kg/m3;
TF
--扭矩因数,m;代表单位悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩.
TF
=v；
v----悬点速度;
--- 曲柄角速度;
2.油液柱动载荷
忽略液体的可压缩性。则液柱动载荷就等于液柱质量与液柱运动加速度的乘
积。但由于油管内径与抽油泵直径不同，故抽油杆与油管形成的环形空间中液体
的运动速度和加速度不等于抽油泵柱塞的运动速度和加速度(当忽略抽油杆的弹
性时，柱塞泵的运动速度和加速度等于悬点运动速度和加速度)，为此引入加速
度修正系数。
'
/ffdWWag
其中，prirAAAA，pA---泵的柱塞面积，2m；rA-抽油杆的截面积，m2; iA—
用油管内径计算的流通面积，m2;'fW—作用下柱塞环形面积上的液柱重量，kN;
'
()ffpprWgLAA
3.悬点动载荷计算
上冲程时悬点的动载荷等于抽油杆的动载荷和液柱动载荷之和。
()/drdfdrfWWWWWag
下冲程时，液体的运动速度和加速度很小，其动载荷可以忽略不计，故
/drdrWWWag
常规游梁式抽油机减速器扭矩计算
一、抽油机减速器扭矩计算
减速器扭矩指的是游梁式抽油机在减速器输出轴(也称曲柄轴)上实际产生
的扭矩。其大小和悬点载荷、冲程长度、抽油机四杆机构杆长比值以及抽油机的
平衡状况有关。现以曲柄平衡的游梁式抽油机为例来推导曲柄轴扭矩的一般计算
公式(见下图所示)。按照习惯，当曲柄连杆机构施加于输出轴上的扭矩方向与曲
柄轴的旋转方向一致时(主动力矩)，扭矩为负值;相反时，扭矩为正值(阻力矩)。
抽油机扭矩计算图
为便于计算，现将下列符号设定为:
0
Q
—摆动部件自重(游梁、驴头、横梁等)，kN;
0
l
—摆动部件重心至游梁支承的距离，m;
b
J
—摆动部件的转动惯量，103kg·m2;
W
—作用于驴头悬点的载荷，kN;
'
—游梁与水平线之间的夹角;
b
—游梁转动的角加速度，2S;
M
—曲柄处于水平位置时平衡重与曲柄自重对减速器输出轴中心的力矩，
kNgm;
—平衡相位角，即曲柄轴中心到平衡重重心之连线与曲柄半径R的夹角，
由
R到连线按旋转方向度量;
b—四杆机构的传动效率，b
=0.92—0.96。
摆动部件自重可以转化为作用于悬点处的载荷B，B称为游梁式抽油机的
结构不
平衡重。
00
Ql
BA
在抽油机中规定:当摆动部件重心位于游梁后臂上时，B为正值;重心位于前
臂上时，B为负值。B值可以用以下方法测定:将连杆曲柄销从曲柄上脱开，在