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1、 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題題 目：目：低滲透井用智能型抽油機(jī)設(shè)計 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 系系 別：別： 機(jī)機(jī)電電工程系工程系 專業(yè)年級：專業(yè)年級： 機(jī)械機(jī)械設(shè)計設(shè)計制造及其自制造及其自動動化化 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2011 年 06 月 10 日中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要本課題主要針對低滲透井存在的各種問題，提出了低滲透智能型抽油機(jī)的設(shè)計思路及設(shè)計過程。本設(shè)計從傳動路線著手，先提出采用滾珠絲杠副傳動的設(shè)計方案，以改善傳統(tǒng)抽油機(jī)所存在的問題，保證傳動精度，電機(jī)部分采用可控電機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能操作。由此根據(jù)各參數(shù)及技術(shù)要求確定出個零部件的結(jié)構(gòu)，經(jīng)反復(fù)計算、修正最終確定零件的結(jié)構(gòu)及尺

2、寸。根據(jù)各零部件的尺寸、安裝要求及其他技術(shù)要求，最終設(shè)計出低滲透智能型抽油機(jī)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：抽油機(jī)；滾珠絲杠；低滲透；安裝；定位中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）ABSTRACTThe main subject of low permeability wells for the various problems presented low permeability of intelligent design idea of pumping and the design process. Transmission line from the start of the design, fi

3、rst proposed by the design of ball screw drive to improve the problems of conventional pumping unit, to ensure transmission accuracy, the motor part is controlled motor, intelligent operation. Thus the technical requirements of the various parameters and determine the structure of two parts, the rep

4、eated calculation, the amendment to finalize the structure and size of parts. The size of the various components, installation requirements and other technical requirements, the final design of intelligent pumping unit of low permeability. Keywords: Pumping unit; Ball screw;Installation;Low permeabi

5、lity；Location中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）前言抽油機(jī)是開采石油的一種機(jī)器設(shè)備，其作用是通過減速箱、曲柄連桿或其他桿件機(jī)構(gòu)等將動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛蜅U和抽油泵的往復(fù)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)抽油和排油過程，并懸掛抽油桿，承受載荷并通過加壓的辦法使石油出井，抽油機(jī)是一種地面動力傳動裝置。常用抽油機(jī)用于低滲透井用時存在一些問題：常用抽油機(jī)的速度較快，會存在低滲透井的滲油速度小于抽油速度的情況。若將常用抽油機(jī)用于低滲透井采油時，會抽出含沙量較高的油，不僅影響油液質(zhì)量，而且會造成抽油機(jī)的功率浪費(fèi)。因此采油時有時會采用采用間歇采油，即等油液滲出量一定時再開機(jī)抽油。這種間歇采油方式容易出現(xiàn)

6、很多問題：（1）經(jīng)常開機(jī)、停機(jī)對機(jī)器的沖擊很大，嚴(yán)重影響機(jī)器的使用壽命；（2）產(chǎn)生沙埋現(xiàn)象，長時間容易造成機(jī)器不能正常工作，甚至造成油井的堵塞；（3）機(jī)器開機(jī)時功率損耗非常大，經(jīng)常開機(jī)會造成嚴(yán)重的能量損耗；（4）由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，常用抽油機(jī)采用多級減速箱減速，但經(jīng)多級減速后，減速器輸出的轉(zhuǎn)速仍不理想，抽油機(jī)得不到理想的沖次，同時多級減速也會造成功率的損耗。本課題主要針對低滲透井存在的各種問題，提出了低滲透智能型抽油機(jī)的設(shè)計思路及設(shè)計過程。本設(shè)計從傳動路線著手，先提出采用滾珠絲杠副傳動的設(shè)計方案，以改善傳統(tǒng)抽油機(jī)所存在的問題，保證傳動精度，電機(jī)部分采用可控電機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能操作。論文部分主要介紹設(shè)計

7、內(nèi)容及設(shè)計步驟。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄第一章 概述.11.1 抽油機(jī)簡述.11.2 常用抽油機(jī)存在的問題及解決方案.11.3 抽油機(jī)的設(shè)計要求.21.4抽油機(jī)的平衡.21.4.1 平衡原理.21.4.2 平衡方式.31.5 抽油機(jī)平衡方式的選用.3第二章 抽油機(jī)的各種參數(shù).4第三章 滾珠絲杠副.63.1 滾珠絲杠副的基本知識.63.1.1 滾珠絲杠副的組成及工作原理.63.1.2 滾珠絲杠副的特點(diǎn).63.2 滾珠絲杠副的安裝方式及支承方式.73.3 防止?jié)L珠絲杠副逆?zhèn)鲃拥姆椒?93.7 注意事項(xiàng).10第四章 滾珠絲杠副的選用.114.1 滾珠絲杠副的承載能力及其計算.1

8、14.2 滾珠絲杠副型號的選擇.12第五章 配重箱及配重塊的設(shè)計.135.1 配重箱的粗略計算.135.2 配重箱的設(shè)計計算：.14中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）5.3 配重塊的計算.15第六章 抽油機(jī)滾珠絲杠部分的設(shè)計.186.1 滾珠絲杠部分的設(shè)計.186.2 軸承的選擇.206.2.1 深溝球軸承.206.2.2 推力球軸承.216.3 套筒的設(shè)計.226.4 軸承座的設(shè)計.236.5 密封件的選用.246.6 滾珠絲杠的安裝.24第七章 聯(lián)軸器的設(shè)計.277.1 齒式聯(lián)軸器的基本知識.277.2 齒式聯(lián)軸器的設(shè)計.27第八章 電動機(jī)和減速箱的選用及安裝.298.1 電動機(jī)和

9、減速箱的的選用.298.2 電機(jī)減速箱的安裝定位.30第九章 導(dǎo)向輪.319.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計.319.2 各零件的設(shè)計、選用及安裝.31第十章 鋼絲繩的選擇及鋼絲繩論的設(shè)計.3310.1 鋼絲繩的選擇.3310.2 鋼絲繩論的設(shè)計.34第十一章 井架結(jié)構(gòu).35結(jié)論.36參考文獻(xiàn).37致謝.38中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1第一章 概述1.1 抽油機(jī)簡述一抽油機(jī)的概念抽油機(jī)屬于地面動力傳動裝置，其作用是通過減速箱、曲柄連桿或其他桿件機(jī)構(gòu)等將動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛蜅U和抽油泵的往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)抽油和排油過程，并懸掛抽油桿，承受載荷。二抽油機(jī)的分類目前常用的抽油機(jī)主要有游梁式抽油機(jī)和鏈條

10、式抽油機(jī)。（1）游梁式抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)也稱梁式抽油機(jī)、游梁式曲柄平衡抽油機(jī)，指含有游梁，通過連桿機(jī)構(gòu)換向，曲柄重塊平衡的抽油機(jī)，俗稱磕頭機(jī)。從采油方式上為有桿類采油設(shè)備（從采油方式上可分為兩類，即有桿類采油設(shè)備和無桿類采油設(shè)備）。 （2）鏈條式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)是我國技術(shù)人員獨(dú)創(chuàng)的一種無游梁抽油機(jī)，具有慣性載荷小、沖程長度大、重量輕、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)，已在多個油田使用。 鏈條式抽油機(jī)的主要特點(diǎn)是采用了軌跡鏈條的換向機(jī)構(gòu)，軌跡鏈條上有一個特殊的鏈節(jié)，其上裝有主軸銷和滑塊，主軸銷可在滑塊的銅套中轉(zhuǎn)動，滑塊和往返架相連，并可在其中作水平滑動。1.2 常用抽油機(jī)存在的問題及解決方案一存在的問題對于滲油

11、量小的井，由于滲油量小于抽油量，容易使抽出的油含沙量較高，油液質(zhì)量不好，同時會造成抽油機(jī)的功率浪費(fèi)。若采用間歇運(yùn)動，容易出現(xiàn)：沙子堆積，產(chǎn)生沙埋現(xiàn)象，長時間容易造成井的堵塞；經(jīng)常開機(jī)、停機(jī)對機(jī)器的沖擊和摩擦較大，不利于機(jī)器的壽命；中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）2能量損耗較嚴(yán)重。另外，電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，經(jīng)一級減速器減速后，輸出的轉(zhuǎn)速仍不理想，抽油機(jī)得不到理想的沖次。二解決方案根據(jù)以上存在的問題提出解決方案：采用絲杠連接電機(jī)和抽油桿中間部分，絲杠每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)和導(dǎo)程的乘積即為抽油桿的速度，即使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速很高，傳遞到抽油桿的速度也不會很大，可以解決以上存在的問題。1.3 抽油機(jī)的設(shè)計要求所設(shè)計

12、的抽油機(jī)要求為：小柱塞、連續(xù)、慢速工作。根據(jù)地下滲油的快慢，應(yīng)使柱塞的沖程和沖次可調(diào)，同時要求：（1）沖次低，沖程盡量不要太短；（2）一般要求油液的液面高于泵 150 米左右，一般不超過 300 米；（3）注意泵效問題，由于泵的泄露及抽油時所受的阻力等都會對泵的效率產(chǎn)生影響。通常所用的傳動路線為：電機(jī)-減速器-帶輪-抽油桿，總的效率很低，此設(shè)計采用滾珠絲杠傳動，效率可達(dá) 99%以上，同時由于滾珠絲杠摩擦小，因此磨損小，效率高。電機(jī)選用帶剎車系統(tǒng)的變頻電機(jī)，在上行程和下行程中，電機(jī)的頻率、轉(zhuǎn)速均可通過外接計算機(jī)控制調(diào)節(jié)，因此柱塞的沖程、沖次、頻率及速度、加速度均可調(diào)，也可以防止絲杠自行下滑。1.

13、4 抽油機(jī)的平衡1.4.1 平衡原理抽油機(jī)工作時，在上、下沖程中，電動機(jī)所承受的載荷相差很大。上沖程時，懸點(diǎn)靜載荷主要是抽油泵柱塞以上的液注重量與抽油桿重量之和，提起這部分重量電機(jī)需要做很大的功；而下沖程時，液注重量轉(zhuǎn)移到固定閥上，懸點(diǎn)僅承受抽油桿的重量，電機(jī)不僅無需做功，反而由于抽油桿靠自重下落，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。因此，在上、下沖程中，電機(jī)的負(fù)載極不均勻，加上懸點(diǎn)運(yùn)動速度與加速度變化，更加劇了這種不中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）3均勻性，結(jié)果使抽油機(jī)震動加劇，電機(jī)、抽油泵等效率降低，壽命縮短，抽油桿斷裂現(xiàn)象增加，能耗過多。應(yīng)采用平衡裝置，盡可能使電機(jī)在上、下沖程中的負(fù)載接近相等

14、，以避免上述不良現(xiàn)象。1.4.2 平衡方式目前的抽油機(jī)主要采用機(jī)械平衡和氣動平衡兩種平衡方式。（1）機(jī)械平衡根據(jù)平衡重裝設(shè)的位置，機(jī)械平衡又分三種：游梁平衡：在游梁的尾部裝設(shè)一定重量的平衡板，這是一種簡單的平衡方式，適用于 3 噸以下的輕型抽油機(jī)。曲柄平衡：這是一種在油田上常用的平衡方式。顧名思義是將平衡塊裝在曲柄上，適用于重型抽油機(jī)。這種平衡方式減少了游梁平衡引起的抽油機(jī)擺動，調(diào)整比較方便，但是，曲柄上有很大的負(fù)荷和離心力。復(fù)合平衡：在一臺抽油機(jī)上同時使用游梁平衡和曲柄平衡。此種平衡方式，小范圍調(diào)整時，可以調(diào)整游梁平衡：大范圍調(diào)整時，則調(diào)整曲柄平衡，適用于中深井。這樣，只要平衡重配置合理，既

15、可以消除下沖程時點(diǎn)擊做負(fù)功的現(xiàn)象，又可以減少上沖程時電機(jī)的能量消耗，使上、下沖程中點(diǎn)擊做功接近相等。（2）氣動平衡利用氣體的可壓縮性，使得上、下沖程時電機(jī)做功接近相等，已獲得平衡。下沖程時，抽油機(jī)自重和電機(jī)帶動氣缸活塞壓縮氣體，將能量以壓能的形式儲存起來；上沖程時，氣體膨脹推動活塞，幫助電機(jī)提起抽油桿柱及柱塞上部的液柱。對于一定的氣缸活塞面積，只要?dú)怏w壓力合適，同樣可以達(dá)到平衡電機(jī)做功的目的。這種平衡方式大多應(yīng)用在鏈條式抽油機(jī)，游梁抽油機(jī)也有應(yīng)用。1.5 抽油機(jī)平衡方式的選用本設(shè)計中，抽油機(jī)的平衡方式采用機(jī)械平衡，因此在絲杠上需加配重箱，以使抽油機(jī)上下行程中的功率相差不大，以達(dá)到機(jī)械平衡。中國

16、石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）4第二章 抽油機(jī)的各種參數(shù)一.原始參數(shù)1.泵掛 m6502.液面 m5003.回壓 MP5 . 04.油管 （外徑，壁厚）832mm3 .60mm55.油桿 （）mm9 .15856.日產(chǎn)液 22.5 方7.沖程 m38.最大懸點(diǎn)負(fù)荷 KN209.泵徑 mm3810.液阻 （估計）kg20二計算參數(shù)1.桿重 kgmmkg1040650/6 . 12.液重 kgmmkg570500/141. 1333.回壓 （）kg100MP5 . 04.液阻 約kg200合計 kgkgkgkgkg19102001005701040 取KNNkgNkg7 .1818718/

17、8 . 91910KN205.配重 約（最大懸點(diǎn)負(fù)載，按 75%計算）kg150%80%60三產(chǎn)液量及速度 1.每沖程產(chǎn)液 （泵效）kgkgmmkg9 . 291. 285. 03/141. 1385. 0 2.每分鐘沖程數(shù) 取 0.6 次598. 060249 . 210005 . 2中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）53.單程平均時間 s5026 . 0604.最大上升速度 速度-時間（v-t）圖如下圖 2-1 所示：圖 2-1 速度-時間圖起重、減速時間設(shè)為 4S：由圖可求出最高上升速度為 min/6 . 3/0652. 046/3msm 5.平均移動速度 min/6 . 3/0

18、6. 050/3msm6.設(shè)絲杠導(dǎo)程為 mmP12，則絲杠平均轉(zhuǎn)速為 min/30012/10006 . 3rv絲杠最高轉(zhuǎn)速為 min/32612/1000913. 3maxrv四電機(jī)及減速器的各種選擇參數(shù)1.電機(jī)的選擇 選用 2.2/1420 的電機(jī) （即 2.2KW，1420r/min）2.減速器的選擇減速比，取或356. 41142032632. 41u25. 41或?。粲袃淞浚?1. 31u277. 141. 3356. 4功率WsmKNvFP56.345/0652, 03 . 5電機(jī)功率WuP3 .10141. 356.34556.345電機(jī)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論

19、文）6第三章 滾珠絲杠副3.1 滾珠絲杠副的基本知識3.1.1 滾珠絲杠副的組成及工作原理一滾珠絲杠副的組成滾珠絲杠副是由絲杠，螺母，滾珠組成的機(jī)械元件。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，或逆向由直線運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。絲杠、螺母之間用滾珠做滾動體。二滾珠絲杠副的工作原理滾珠絲杠螺母傳動是在絲杠與螺母之間放入適量的滾珠，使絲杠與螺母之間由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的螺旋傳動，由絲杠、螺母、滾珠及滾珠循環(huán)返回裝置等四個部分組成，如圖 3-1 所示圖 3-1 滾珠絲杠副的組成當(dāng)絲杠與螺母相對運(yùn)動時，滾珠就沿著絲杠螺旋軌道面滾動。為防止?jié)L珠沿軌道面滾出，在螺母上設(shè)有滾珠循環(huán)返回裝置，使得滾珠沿軌道面運(yùn)動后，

20、能通過這個裝置自動地返回其入口處，繼續(xù)參加工作。3.1.2 滾珠絲杠副的特點(diǎn)一滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）7（1）傳動效率高。一般情況下，它的機(jī)械效率在 99%以上，同時它的逆?zhèn)鲃有室埠芨?，接近正傳動效率，因此它可以比較容易地把直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；（2）靈敏度高。由于是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)相差極小，無論是靜止，還是高、低速時，摩擦扭矩幾乎不變，因而靈敏度高，傳動平穩(wěn)，無顫動、無爬行，同步性好；（3）定位精度高 。滾珠絲杠副因其摩擦小、效率高，預(yù)緊后仍能輕快地傳動，因此它可以通過預(yù)緊完全消除間隙，使反向時無空行程，且可以通過預(yù)緊給予一定的預(yù)變形來提高軸向剛

21、度?？梢詫?shí)現(xiàn)無間隙傳動，剛度強(qiáng)，溫升??；（4）使用壽命長。滾珠絲桿副中的主要零件，如絲杠、螺母、滾珠和滾珠循環(huán)返回裝置中部分零件，均經(jīng)熱處理，并有很高的表面光潔度，再加上滾動摩擦的磨損很少，因而有良好的耐磨性，使用壽命是普通滑動絲杠的 4 倍以上，磨損小，精度保持期長；（5）使用、潤滑和維修方便、可靠；（6）可逆向傳動，不自鎖。在垂直使用或需急停時，應(yīng)附加自鎖或制動裝置。二滾珠絲杠副的缺點(diǎn)（1）不自鎖。因其傳動效率高，滾珠絲杠副一般不能自鎖。因此在不允許產(chǎn)生逆?zhèn)鲃拥牡胤?，如橫梁的升降系統(tǒng)等，必須加制動或自鎖機(jī)構(gòu)。（2）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工藝性差，成本高。3.2 滾珠絲杠副的安裝方式及支承方式實(shí)踐證

22、明，螺母座、軸承及其支架的剛度不足，將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副系統(tǒng)的剛度（有時螺母座、軸承及其支架可達(dá)總變形量的 50%以上）。為此，螺母座和軸承支架宜增添加強(qiáng)筋，以減少受力變形;；另外，他們與工作臺或床身的接觸面積要大，要有足夠的接觸剛度;l 連接螺釘要粗而緊；定位銷要緊密配合，以免松動。 由于絲杠主要承受軸向力，大多采用推力軸承作支承。在相同尺寸條件下，推力球軸承軸向剛度比向心推力球軸承及圓錐棍子軸承的軸向剛度要大一倍以上。適當(dāng)減小滾珠直徑，增加滾珠數(shù)量，還可以進(jìn)一步提高推力球軸承的剛度（如直徑減半，數(shù)量加倍，可提高剛度 50%）。推力滾子軸承剛度又比推力球軸承大一倍左右。當(dāng)軸向載荷較小，或一個

23、方向的軸向載荷較小時，可不用推力球軸承而用向心推力球軸承，中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）8這樣，可以減少軸承數(shù)量。按照怎樣安排承受推力的軸承來分，有以下四種支承方式：（1）第一種支承方式，如圖 3-2-1 所示:“雙推一自由”支承方式。即兩向的推力軸承均裝在一端，另一端自由。這種方式適用于短杠。圖 3-2-1 “雙推一自由”支承方式（2）第二種支承方式，如圖 3-2-2 所示: “雙推一支承”支承方式。即兩方向的推力軸承均裝在一端，另一端裝一個或兩個向心球軸承，以避免或減少長絲杠因自重而形成的彎曲(水平安裝時)及高速回轉(zhuǎn)時自由端的幌動。這時裝推力軸承的一端要遠(yuǎn)離熱源(如液壓馬達(dá))和

24、絲杠常用段(因工作頻繁而發(fā)熱)，以免推力軸承因絲杠熱伸長而產(chǎn)生間隙。圖 3-2-2“雙推一支承”支承方式（3）第三種支承方式，如圖 3-2-3 所示:“單推一單推” 支承方式。即推力軸承分裝于兩端，這種支承方式可以對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸安裝。預(yù)拉伸安裝的好處是:(a)減小或消除因絲杠自重而產(chǎn)生的彎曲變形;(b)在推力軸承預(yù)緊力不小于絲杠最大軸向載荷的 1/3 的條件下，絲杠的拉伸壓縮剛度可提高 4 倍;(c)絲杠不會因溫升而伸長，溫升時只不過減小了預(yù)拉伸應(yīng)力，這樣就提高了精度。 這種支承方式的另一好處是:在任何情況下.，絲杠不承受壓力，只承受拉力，中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）9因而沒有

25、壓桿穩(wěn)定性問題。圖 3-2-3 “單推一單推” 支承方式（4）第四種支承方式，如圖 3-2-4 所示:“雙推一雙推”支承方式。即兩端各裝兩個推力軸承。這種支承方式軸承的剛度最高。只要軸承無軸向間隙，杠拉伸壓縮剛度可提高 4 倍?？梢赃M(jìn)行預(yù)拉伸安裝，克服熱膨脹。但是，當(dāng)溫升超過預(yù)計的溫升時，不會象第三種支承方式那樣，使絲杠伸長和使軸承產(chǎn)生軸向間隙。只有在超過預(yù)計溫升太多的情況下，絲杠才有發(fā)生中間彎曲的危險。 這種支承方式只要兩端推力軸承的預(yù)緊力不小于最大軸向載荷的 1/3，就不會承受壓力，只承受拉力，因而也沒有壓桿穩(wěn)定性的問題。 這種支承方式的最大缺點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)預(yù)拉伸及其調(diào)整的方法較第三種支承方式

26、復(fù)雜。圖 3-2-4 “雙推一雙推”支承方式3.3 防止?jié)L珠絲杠副逆?zhèn)鲃拥姆椒?滾珠絲杠副的逆?zhèn)鲃有屎芨?，不能自鎖。用于傳動垂直移動部件時，必須防止當(dāng)傳動中斷后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃?。由部件自重產(chǎn)生的使絲杠回轉(zhuǎn)的扭矩為fM。防止逆?zhèn)鲃拥拇胧┚褪遣蛔宖M起作用，具體方法有：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）10（1）采用不能逆?zhèn)鲃拥碾娨好}沖馬達(dá)、步進(jìn)電機(jī)等驅(qū)動元件。（2）采用不能逆?zhèn)鲃拥奈仐U傳動副等。但這些元件效率低，機(jī)械損失大。（3）采用電磁或液壓制動器，當(dāng)電機(jī)一旦不傳動時，制動器立即工作將絲杠剎住。此外，還可選用本身帶制動器的電動機(jī)。（4）采用能鎖住某一方向傳動的超越離合器。當(dāng)

27、部件垂直向上移動時，單向超越離合器可自由回轉(zhuǎn)；逆?zhèn)鲃訒r，可以被摩擦阻尼裝置產(chǎn)生的摩擦扭矩剎住，因而防止了逆?zhèn)鲃?。但是再垂直向下的正傳動時，必須克服這個額外加上的摩擦扭矩。如果絲杠正、反轉(zhuǎn)兩個方向均不允許逆?zhèn)鲃訒r，可再安裝一套單向超越離合器和阻尼裝置。（5）增加雙螺母的預(yù)緊力。3.7 注意事項(xiàng)（1）盡可能避免將螺母與絲杠分開安裝的設(shè)計。因螺母與絲杠分離后，滾珠將掉出來。當(dāng)不能避免時，應(yīng)備一套筒套在絲杠螺紋的一端，其外徑略小于絲杠螺紋滾道的低徑。螺母從絲杠擰出后，套筒即留在螺母內(nèi)，這樣滾珠不會脫落。（2）安排推力軸承的位置時，盡可能使絲杠在重載荷時承受拉力而不承受壓力。（3）對于螺母的承載凸緣的安

28、排，要盡量使絲杠承受拉伸（或壓縮）載荷時，螺母也同樣受拉伸（或壓縮）載荷。這樣，變形的方向一致，滾珠及滾道受載均勻，有利于長期保持精度。（4）絲杠時按承受軸向載荷而設(shè)計的。如承受徑向載荷，將使絲杠彎曲，滾珠受載及運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化，壽命急劇降低。安裝在絲杠上的齒輪等有徑向載荷的元件，應(yīng)使其靠近絲杠的徑向軸承，如安裝多個齒輪時，應(yīng)在另一端增加輔助支承。如螺母回轉(zhuǎn)時，螺母上安裝向心軸承來承受徑向載荷。減少絲杠螺母所受的顛覆力矩，力求部件移動阻力的合力通過絲杠中心，或在通過絲杠中心且與導(dǎo)軌平面垂直的平面內(nèi)。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）11第四章 滾珠絲杠副的選用4.1 滾珠絲杠副的承載能力及

29、其計算滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷（C）和額定靜載荷（0C）來表示，它的定義、計算和選用方法與滾動軸承的基本相同。按額定動載荷選用： 額定動載荷 C 是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠副，經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬（610）轉(zhuǎn)（相當(dāng)于在轉(zhuǎn)速的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn) 500 小時）后,90%d 的滾珠絲杠副（螺紋滾min/3133rn 道表面或滾珠）不產(chǎn)生疲勞剝傷（或稱點(diǎn)蝕，是滾珠絲杠副的主要失效形式）時的軸向載荷。 表 3-1 滾珠絲杠的預(yù)期工作壽命（h） hL機(jī)床類別工作壽命（h）一般機(jī)床，組合機(jī)床數(shù)控機(jī)床，精密機(jī)床機(jī)床的移動結(jié)構(gòu)和輔助結(jié)構(gòu)10000150005000080000表 3-2 載荷性質(zhì)系數(shù)df載荷性質(zhì)d

30、f平穩(wěn)、輕載沖擊中等沖擊較大沖擊振動11.21.21.51.52.5 表 3-3 動載荷硬度影響系數(shù)Hf硬度（HRC）585552.55047.54540動載荷硬度影響系數(shù)Hf1.01.111.351.561.922.43.85中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）12（1）當(dāng)量軸向載荷（），和當(dāng)量轉(zhuǎn)速的求法如下：dPfkg dPdn（） （3-1） 32211322321131tnnnndtntntntnPtnPtnPP fkg 其中，1P 、2PnP滾珠絲杠副承受的各種軸向載荷（fkg ）； 1n、2nnn承受1P 、2PnP軸向載荷時的相應(yīng)轉(zhuǎn)速（r/min）； 1t、2tnt與1n、

31、2nnn相應(yīng)地各占整個工作時間的百分比 （1t+2t+ +nt=100%）；則 （）2 .5108 . 95000dPfkg min/300rnd（2）額定動載荷值 C 的計算實(shí)際應(yīng)用中，由于預(yù)期的總運(yùn)轉(zhuǎn)時間（壽命）、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)等與得到額定動載荷值的條件不同，必須根據(jù)已知條件，按式（3-2）折算成與之相當(dāng)?shù)念~定動載荷值，只有選用的滾珠絲杠副的額定動載荷值等于或大于由式（3-2）計算所得的 C 值，這些滾珠絲杠副就可在給定的工作條件下和預(yù)期的壽命內(nèi)安全地工作。 （3-2）dnHdnPffffC其中，由機(jī)械設(shè)計手冊查得,轉(zhuǎn)速系數(shù)；482. 0 xf取壽命，由機(jī)械設(shè)計手冊查得壽命系數(shù)；hLh30

32、008 . 1hf由表（3-2）查得載荷性質(zhì)系數(shù)；8 . 1df由表（3-3）查得動載荷硬度影響系數(shù)。1Hf4.2 滾珠絲杠副型號的選擇 若螺距為 12mm，使用外循環(huán)齒差調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，則根據(jù)可供選用的最小直徑，滾珠絲杠的型號由機(jī)械設(shè)計手冊查得，為 WCh 8012-3.5X1(其額定動載荷值 C=8000)。fkg 中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）13第五章 配重箱及配重塊的設(shè)計滾珠絲杠上加配重箱的目的是為了在上、下行程中省力，以使電機(jī)省功，同時還可達(dá)到機(jī)械平衡。5.1 配重箱的粗略計算第二章已經(jīng)確定了配重的總質(zhì)量為 1500kg。配重箱的材料：灰鑄鐵，其密度為363

33、3/107 . 6/107 . 6mkgcmkg井架部分示意圖如圖 5-1-1，圖 5-1-2 所示： 150絲 絲 絲 絲絲 絲 絲800500150500ab12圖 5-1-1 主視圖示意圖中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1427560508080100100圖 5-1-2 俯視圖示意圖5.2 配重箱的設(shè)計計算：圖 5-1 所示，取滾筒直徑為，采油設(shè)備直徑為，采油設(shè)備與800mm400mm滾珠絲杠之間通過帶傳動連接，所選用的帶厚度為 6.5。mm其中，井架采用 80 60 和 150 100 的方鋼。計算配重箱的尺寸：配重箱的長度：a250602758002415830mm配重箱

34、的寬度：c1800100mm14402802配重箱尺寸示意圖如 4-2 圖所示:Wch 8012-3.5 1 型滾珠絲杠的螺母外徑 mmD1251則箱體挖空部分的體積為：bbbRV625.12265212514. 3221箱體的質(zhì)量為 kgm1500中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）15圖 5-1-3 配重箱示意圖又有 kgbVcbam1500107 . 66256.122651440830-6挖空解得 bmm32.187箱體壁厚設(shè)計為 10，箱體頂部不封閉，為便于加鑄鐵塊，可焊接厚度為 20mm的鋼板。mm則箱體體積（不包括內(nèi)部鋼管）為：72101 . 321251032.16781

35、0142032.1878301440V3mm箱體質(zhì)量為：kgmmmmkgVm209101 . 3/107 . 63761取箱體質(zhì)量為 M=210。kg5.3 配重塊的計算配重總質(zhì)量為 1500，則需加鑄鐵鐵塊質(zhì)量為:kgkgkgkgm12902101500鐵箱體上表面未焊接鋼板時如圖 4-3-1 所示，粗略計算鑄鐵塊的位置：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1615081083014401420BCAD圖 5-3-1 箱體俯視圖取鑄鐵塊尺寸為:長 105mm，寬 65mm，高 45mm，則每塊鑄鐵塊的質(zhì)量為：kgVm05. 210.7645651056-鐵塊鐵則 A、B 區(qū)域每排可裝

36、7 塊鑄鐵塊，每塊間隙為 12mm，一共可排 9 排，每排間隙為 5.5mm。C、D 區(qū)域，每排可排 3 塊鑄鐵塊，共 2 排。鑄鐵塊分布如圖 4-3-2 所示。BCA絲 9絲圖 5-3-2 鑄鐵塊分布圖。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）17則每層可排鑄鐵塊 塊，13826279n可以排 層44545.183則鑄鐵塊的總數(shù)為 塊55213844 nN鑄鐵塊總質(zhì)量 kgmNM6 .11315.02552鐵鐵與理論配重質(zhì)量相比較 kg4 .1586 .11311290還需要增加塊，取 74 塊。3 .7705. 24 .158 n則一共需要鑄鐵塊塊62674552總N原設(shè)計的配重箱箱體高

37、度還需加高一層，mmh2284545.183因考慮需要留有大于 50mm 的余量，取箱體高度為 310mm。則箱體和配重塊的總質(zhì)量（不包括焊接鋼板和鋼管）為：5.026262125103008101420310830144010.7626-總Mkg1453計算的配重箱質(zhì)量略小于理論所求的配重箱質(zhì)量，故還需加鑄鐵塊塊2305. 2/ )14531500( n共需鑄鐵塊 649 塊 則箱體和配重塊的總質(zhì)量為：kgmnmM5.415395.026492091鐵總計算總質(zhì)量略大于理論配重箱質(zhì)量，此設(shè)計比較合理。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）18第六章 抽油機(jī)滾珠絲杠部分的設(shè)計6.1 滾珠絲

38、杠部分的設(shè)計本設(shè)計采用螺距為，使用外循環(huán)齒差調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，供選mm12用的滾珠絲杠的型號由機(jī)械設(shè)計手冊查得，絲杠型號為 WCh 8012-3.5X1，材料可選用氮化鋼 35CrMoAl，該絲杠的外徑為，抽油桿行程為 3.6m,考慮配重箱mm80的尺寸，取絲杠傳動部分的長度為。為減輕絲杠的重量，絲杠采用中空結(jié)構(gòu)，mm4300在強(qiáng)度允許的情況下中空部分取。mm60軸與聯(lián)軸器連接處開鍵槽，尺寸根據(jù)軸徑參考機(jī)械設(shè)計手冊選擇。與軸承配合處加工時要保證精度要求及表面粗糙度要求。安裝時采用螺母調(diào)整軸向位置，考慮防松問題，選用圓螺母與止動墊片，因此在軸上需開裝止動墊片內(nèi)卡抓的卡槽。絲杠各部分結(jié)構(gòu)

39、及尺寸如圖 6-1 所示：其中，加工時將絲杠與軸用的銷連接為一體，配合采用緊過盈，然后將mm12絲杠和軸承作為一體同時加工，以保證絲杠與軸的同心度，保證絲杠的傳動精度。軸用于安裝軸承及聯(lián)軸器等零件。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）19圖 6-1 絲杠零件圖中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）206.2 軸承的選擇 由于絲杠傳動過程中同時承受軸向力和徑向力，因此選用深溝球軸承和推力球軸承，并成對使用。 6.2.1 深溝球軸承一基本組成深溝球軸承是滾動軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個外圈，一個內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。 深溝球軸承類型有單列和雙列兩種，單列深

40、溝球軸承類型代號為 6，雙列深溝球軸承代號為 4 二原理深溝球軸承主要用于承受純徑向載荷，也可同時承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受純徑向載荷時，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 。深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高， 特別是在軸向載荷很大的高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，深溝球軸承比推力球軸承更有優(yōu)越性。 三構(gòu)造深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，與別的類型相比易于達(dá)到較高的制造精度，所以便于成系列大批量生產(chǎn)， 制造成本也較低， 使用極為普遍。深溝球軸承除基本型外， 還有各種變型結(jié)構(gòu)，如：帶防塵蓋的深溝球軸承，帶橡膠密封圈的深溝球軸承，有止動槽的深溝球軸承，有裝

41、球缺口的大載荷容量的深溝球軸承，雙列深溝球軸承四特性深溝球軸承是最具代表性的滾動軸承，用途廣泛。適用于高轉(zhuǎn)速甚至極高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，而且非常耐用，無需經(jīng)常維護(hù)。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高， 結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，易達(dá)到較高制造精度。 尺寸范圍與形式變化多樣，應(yīng)用在精密儀表、低噪音電機(jī)、汽車、摩托車及一般機(jī)械等行業(yè)，是機(jī)械工業(yè)中使用最為廣泛的一類軸承。主要承受徑向負(fù)荷，也可承受一定量的軸向負(fù)荷。 選取較大的徑向游隙時軸向承載能力增加，承受純徑向力時接觸角為零。有軸向力作用時，接觸角大于零。一般采用沖壓浪形保持架，車制實(shí)體保持架，有時也采用中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）21尼龍架。 深

42、溝球軸承是最常用的滾動軸承。它的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。主要用來承受徑向載荷，但當(dāng)增大軸承徑向游隙時，具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑、軸向聯(lián)合載荷。在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時，也可用來承受純軸向載荷。與深溝球軸承規(guī)格尺寸相同的其它類型軸承比較，此類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高。但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。五深溝球軸承的選用根據(jù)絲杠的公稱直徑，絲杠安裝部分選用的深溝球軸承型號為 6211，選擇尺寸如圖 6-2-1 所示：圖 6-2-1 深溝球軸承 62116.2.2 推力球軸承一基本組成及原理推力球軸承是采用高速運(yùn)轉(zhuǎn)時可承受推力載荷的設(shè)計,由帶有球滾子的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成。這種軸

43、承可承受軸向載荷，但不能承受徑向載荷。推力球軸承組成：推力球軸承由座圈、軸圈和鋼球保持架組件三部分構(gòu)成。與軸配合的稱軸圈，與外殼配合的稱座圈。二推力球軸承種類：按受力情況分單向推力球軸承和雙向推力球軸承。單向推力球軸承，可承受單向軸向負(fù)荷。雙向推力球軸承，可承受雙向軸向負(fù)荷。雙向推力球軸承，其中圈與軸配合。座圈的安裝面呈球面的軸承，具有調(diào)心性能，可以減少安裝誤差的影響。推力球軸承不能承受徑向負(fù)荷，極限轉(zhuǎn)速較低。、雙向兩種類型。三.推力球軸承的用途：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）22只適用于承受一面軸向負(fù)荷、轉(zhuǎn)速較低的機(jī)件上，例如起重機(jī)吊鉤、立式水泵、立式離心機(jī)、千斤頂、低速減速器等

44、。軸承的軸圈、座圈和滾動體是分離的，可以分別裝拆。 四推力球軸承的選用根據(jù)絲杠的公稱直徑，絲杠安裝部分選用的推力球軸承型號為51211，選擇尺寸如圖 6-2-2 所示：圖 6-2-2 推力球軸承 512116.3 套筒的設(shè)計安裝軸承時，為了是軸承在軸向準(zhǔn)確定位，同時便于調(diào)整軸承的軸向位置，需在軸上安裝套筒。通過調(diào)整與套筒接觸的圓螺母來調(diào)節(jié)軸承的位置。套筒的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 6-3-1 所示：圖 6-3-1 套筒深溝球軸承和推力球軸承之間定位套筒結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 6-3-2 所示：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）23圖 6-3-2 定位套筒6.4 軸承座的設(shè)計 軸承座是用來支撐軸承的，固定

45、軸承的外圈，僅僅 讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，始終與傳動的方向保持一致（比如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡；,軸承座就是軸承和箱體的集合體,以便于應(yīng)用,這樣的好處是可以有更好的配合,更方便的使用,減少了使用廠家的成本.至于形狀,多種多樣,通常是一個箱體,軸承可以安裝在其中根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)及軸承的尺寸設(shè)計軸承座，軸承座與井架用的螺釘連接。mm16其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3-4 所示：圖 6-4 軸承座中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）246.5 密封件的選用油封是用來封油的機(jī)械元件，它將傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤滑油滲漏。由于抽油機(jī)在室外工作，工作環(huán)境相對較惡劣，因此密封件選用

46、 J 型無骨架橡膠油封。是專門適應(yīng)處于粉灰很大的惡劣環(huán)境下運(yùn)行的，即防止磨輥軸承內(nèi)的潤滑油泄漏，又防止攪動中的煤粉進(jìn)入軸承腔內(nèi)。采用高性能的氟橡膠復(fù)合材料，同時對膠料進(jìn)行特殊處理，有效增強(qiáng)了油封的強(qiáng)度、彈性、柔韌度及耐高溫性能，延長了油封的使用壽命。油封形狀如圖 6-5 所示：圖 6-5 油封示意圖6.6 滾珠絲杠的安裝 滾珠絲杠的安裝如圖 6-6-1、圖 6-6-2 所示： 各部件的安裝位置及配合要求如圖所示：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）25圖 6-6-1 滾珠絲杠上半軸裝配圖中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）26圖 6-6-2 滾珠絲杠下半軸裝配圖中國石油大學(xué)勝利學(xué)院

47、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）27第七章 聯(lián)軸器的設(shè)計7.1 齒式聯(lián)軸器的基本知識一組成齒式聯(lián)軸器是由齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈和帶外齒的凸緣半聯(lián)軸器等零件組成。外齒分為直齒和鼓形齒兩種齒形，所謂鼓形齒即為將外齒制成球面，球面中心在齒輪軸線上，齒側(cè)間隙較一般齒輪大，鼓形齒聯(lián)軸器可允許較大的角位移（相對于直齒聯(lián)軸器），可改善齒的接觸條件，提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，延長使用壽命。 二工作原理齒式聯(lián)軸器在工作時，兩軸產(chǎn)生相對位移，內(nèi)外齒的齒面周期性作軸向相對滑動，必然形成齒面磨損和功率損耗，因此齒式聯(lián)軸器需在良好潤滑和密封的狀態(tài)下工作。齒式聯(lián)軸器徑向尺寸小，承載能力大，常用于低速重載工況條件的軸系傳動，高精度并經(jīng)動平衡的齒

48、式聯(lián)軸器可用于高速傳動，如高速傳動的軸系傳動。7.2 齒式聯(lián)軸器的設(shè)計 本設(shè)計中采用齒式聯(lián)軸器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸與絲杠間的傳動。取齒輪的模數(shù)為，齒數(shù)，壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值，齒高系數(shù)?？梢杂嬎愠鰉mm5 . 232z205 . 0f內(nèi)外齒輪的各個尺寸參數(shù)，內(nèi)、外齒輪的機(jī)構(gòu)及尺寸分別如圖 7-2-1、圖 7-2-2 所示：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）28圖 7-2-1 齒式聯(lián)軸器內(nèi)齒輪圖 7-2-2 齒式聯(lián)軸器外齒輪中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）29第八章 電動機(jī)和減速箱的選用及安裝8.1 電動機(jī)和減速箱的的選用一，電動機(jī)的選用本設(shè)計中選用硬齒面螺旋齒輪減速電機(jī)，基本參數(shù)為，由kw2

49、 . 2min/1420r機(jī)械設(shè)計手冊選擇 B35 HM2-100 型號，該種電機(jī)帶電磁剎車，性能較好。剎車電機(jī)又名電磁失電制動電機(jī)、制動異步電動機(jī)，是全封閉、自扇冷、鼠籠型，附加直流電磁鐵制動器的異步電機(jī)。 應(yīng)用范圍：剎車電機(jī)有高精度的定位要求。作為剎車電機(jī)應(yīng)該具備：剎車迅速，定位準(zhǔn)確，安全可靠，剎車系統(tǒng)可互換使用，結(jié)構(gòu)要簡單，更換維修簡便等特點(diǎn)工作原理：在電機(jī)的尾部有一個電磁抱剎，電機(jī)通電時它也通電吸合，這時它對電機(jī)不制動，當(dāng)電機(jī)斷電時它也斷電，抱剎在彈簧的作用下剎住電機(jī)。 電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其主要尺寸如圖 8-1 所示：圖 8-1 電機(jī)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）30二 .減速箱

50、的選用 由前面第一章的計算，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊減選用 SRF37 型號的減速箱。減速箱與電機(jī)軸通過聯(lián)軸器連接，外殼通過法蘭，用螺栓連接。8.2 電機(jī)減速箱的安裝定位本設(shè)計中，電機(jī)和減速箱安裝在絲杠的最下端，電機(jī)與減速箱連接后，由減速箱的法蘭共同連接在井架上。由于傳動是將電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速傳遞到絲杠，而絲杠的長度較大，若不能保證同軸度，傳動精度將受很大影響，所以在安裝時要使電機(jī)軸、減速機(jī)軸、絲杠位于同一軸線上。為滿足這一要求，應(yīng)加工一缸套，杠套安裝在井架上，通過配合面的配合，與絲杠保持同軸，再將減速箱的法蘭連接在缸套上，于是便保證了同軸的要求。 中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）31第九章 導(dǎo)向

51、輪9.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計由于滾珠絲杠副中的絲杠由電機(jī)帶動而做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，絲杠上的配重箱將會隨著絲杠的轉(zhuǎn)動而做旋轉(zhuǎn)上升或旋轉(zhuǎn)下降運(yùn)動。絲杠轉(zhuǎn)速為 300r/min 左右，配重箱在運(yùn)動過程中將會使絲杠產(chǎn)生震動或沖擊，不利于絲杠的壽命，同時會降低傳動的精度及傳動的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)在井架上設(shè)置導(dǎo)軌，同時配重箱上安裝導(dǎo)向輪。以防止配重箱的轉(zhuǎn)動，使其只能做上下直線運(yùn)動。導(dǎo)軌可用圓鋼焊接在井架上，導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)如圖 9-1 所示：圖 9-1 導(dǎo)向輪裝配圖9.2 各零件的設(shè)計、選用及安裝一軸的設(shè)計根據(jù)配重箱道井架的距離，大體確定導(dǎo)向輪的總體尺寸。在保證足夠的強(qiáng)度的要中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）32求下，首先

52、確定輪的內(nèi)孔尺寸。根據(jù)以上確定的尺寸設(shè)計軸，結(jié)構(gòu)如圖 9-1 所示。軸向在滿足個安裝要求的前提下可盡量取較短，以減少導(dǎo)向輪的尺寸。二軸承及密封件的選擇由于導(dǎo)向輪同時承受軸向力和徑向力，但受力較小，所以可以選用圓錐滾子軸承，軸承固定方式如圖 9-1 所示。密封件選用 J 型無骨架橡膠油封，選擇原理與 6.5 節(jié)同，安裝方向見上圖。三安裝各零件的安裝位置如圖 9-1 所示，軸承位置通過調(diào)節(jié)軸承端蓋的位置來調(diào)節(jié)。軸承端蓋安裝時一端安裝墊片，另一端直接與軸承接觸，通過墊片的厚度調(diào)節(jié)端蓋的位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)軸承。最后用螺母將個零件緊固連接在一起，通過支撐腿與配重箱連接。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論

53、文）33第十章 鋼絲繩的選擇及鋼絲繩論的設(shè)計10.1 鋼絲繩的選擇由于本設(shè)計中傳動系統(tǒng)不要求速比特別精確，以此滾珠絲杠與抽油桿間的傳動采用鋼絲繩連接。一、鋼絲繩的組成鋼絲繩是用多根或多股細(xì)鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運(yùn)機(jī)械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強(qiáng)度高、自重輕、工作平穩(wěn)、不易驟然整根折斷，工作可靠。二、鋼絲繩的性能鋼絲繩由鋼絲和繩芯組成，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強(qiáng)度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對鋼絲進(jìn)行表面處理；繩芯用來增加鋼絲繩彈性和

54、韌性、潤滑銅絲、減輕摩擦、提高使用壽命。常用繩芯有機(jī)纖維（如麻、棉）、合成纖維、石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。三、鋼絲繩的分類鋼絲繩按繩芯擰繞的層次分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。其截面形狀如圖 10-1 所示： 單繞繩 雙繞繩中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）34 三繞繩 密封式繞繩圖 10-1 鋼絲繩的繞層次（1）單繞繩 由若干細(xì)鋼絲圍繞一根金屬芯擰制而成，撓性差，反復(fù)彎曲時易磨損折斷，主要用作不運(yùn)動的拉緊索。（2）雙繞繩 由鋼絲擰成股后再由股圍繞繩芯擰成繩。常用的繩芯為麻芯，高溫作業(yè)宜用石棉芯或軟鋼絲擰成的金屬芯。制繩前繩芯浸涂潤滑油，可減少鋼絲間互相摩擦所引起的損傷。雙繞繩撓性

55、較好，制造簡便，應(yīng)用最廣。(3)三繞繩 以雙繞繩作股再圍繞雙繞繩芯擰成繩，撓性好；但制造較復(fù)雜，且鋼絲太細(xì)，容易磨損，故很少應(yīng)用。四鋼絲繩的選用本設(shè)計中，考慮強(qiáng)度問題，選用的鋼絲數(shù)為兩根。由于鋼絲繩帶動配重mm12箱運(yùn)動，運(yùn)動過程中會產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)，因鋼絲繩繞制而成，上下行程中旋向不同，鋼絲繩長度會發(fā)生變化，造成受力不均衡。因此，兩根鋼絲繩選用旋向相反的。10.2 鋼絲繩論的設(shè)計 鋼絲繩繩論用來支撐鋼鋼絲，起滑輪的作用。本設(shè)計中在滿足強(qiáng)度要求的前提下，鋼絲繩論選用輪輻式的輪，為了增加強(qiáng)度，繩輪上加加強(qiáng)肋。生輪設(shè)計過程與導(dǎo)向輪設(shè)計過程相同。鋼絲繩輪結(jié)構(gòu)及安裝如圖 10-2 所示：中國石油大學(xué)勝利

56、學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）35圖 10-2 鋼絲繩論示意圖第十一章 井架結(jié)構(gòu)抽油機(jī)、鋼絲繩輪最終安裝方式及井架結(jié)構(gòu)如圖 11-1 所示：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）36圖 11-1 井架外形示意圖結(jié)論中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）37本課題主要研究低滲透智能型抽油機(jī)的設(shè)計問題，針對低滲透井存在的各種問題，如由于滲油量小于抽油量，容易使抽出的油含沙量較高，油液質(zhì)量不好的問題：滲油量小造成抽油機(jī)的功率浪費(fèi)問題；間歇采油造成的磨損問題等，從而提出了低滲透智能型抽油機(jī)的設(shè)計思路及設(shè)計過程。本設(shè)計從傳動路線著手，先提出采用滾珠絲杠副傳動的設(shè)計方案，以改善傳統(tǒng)抽油機(jī)所存在的問題，

57、保證傳動精度，電機(jī)部分采用可控電機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能操作。由此根據(jù)各參數(shù)及技術(shù)要求確定出個零部件的結(jié)構(gòu)，經(jīng)反復(fù)計算、修正最終確定零件的結(jié)構(gòu)及尺寸。根據(jù)各零部件的尺寸、安裝要求及其他技術(shù)要求，最終設(shè)計出低滲透智能型抽油機(jī)。低滲透智能型抽油機(jī)解決的問題有：（1）可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、低速采油，不存在間歇運(yùn)動所帶來沙埋、磨損嚴(yán)重的問題；（2）采用滾珠絲杠傳動磨損小，效率高；（3）電機(jī)選用帶剎車系統(tǒng)的變頻電機(jī)，在上行程和下行程中，柱塞的沖程、沖次、頻率及速度、加速度均可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)智能化操作。本設(shè)計存在的問題：由于本人學(xué)識尚淺，首次進(jìn)行大型的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這次設(shè)計時間比較倉促，可能會有一些不足之處，敬請見諒。參考文獻(xiàn)中國石油

58、大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）381 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊. 北京: 高等教育出版社，1989.2 張春林，曲繼芳主編. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.3 孟憲源主編. 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1994.4 濮良貴， 紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計 .北京:高等教育出版社，2006.5 方昆凡.公差與配合手冊M.北京.：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000.7 周永強(qiáng).高等教育畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)M.北京:中國建材工業(yè)出版社，2002.8 毛昕、張秀麗、黃英，等. 畫法幾何及機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，20

59、04.9 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊. 北京:化學(xué)工業(yè)出社10 韓洪濤.機(jī)械加工設(shè)備及工裝.北京：高等教育出版社，2004.11 方昆凡.公差與配合手冊M.北京.：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.12 彭文生.機(jī)械設(shè)計（第 2 版）.武漢:華中理工大學(xué)出版社,2000. 13 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(第 1 版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004致謝中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）39本學(xué)期學(xué)期，我們進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計，經(jīng)過幾個月的努力，我們終于完成了大學(xué)中的最后一設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和檢驗(yàn)，同時也為我們以后的工作和學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。首先要感謝學(xué)校給了我們這次寶貴的機(jī)會，在此之前，

60、我們沒有單獨(dú)進(jìn)行過大型的設(shè)計，很大程度上僅限于了解書本上的知識，對親身設(shè)計了解很少，找不到理論與實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)，通過近一學(xué)期的摸索和老師的指導(dǎo)，慢慢有了進(jìn)步，掌握了很多以前不知道的知識。還要感謝指導(dǎo)老師牟紹平老師及班主任潘繼華老師的細(xì)心教導(dǎo)，開始時我們對題目無從下手，通過老師仔細(xì)講解后，我們知道了設(shè)計原理，最終確定了大概的設(shè)計框架，之后經(jīng)過了老師多次的糾正和修改終于完成了這次的專業(yè)設(shè)計。通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅使我進(jìn)一步加深了對以前所學(xué)知識的全面理解、掌握和運(yùn)用，同時提高了自己運(yùn)用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。此外感謝一起設(shè)計的同學(xué)們，通過共同的討論及相互學(xué)習(xí)，使我們有了共同的進(jìn)步，對我們的學(xué)習(xí)起了促進(jìn)作用。最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！