双驴头抽油机优化设计

后驴头轮廓曲线的形状是双驴头抽油机设计的关键。对后驴头轮廓曲线为偏心圆弧的双驴头抽油机运动规律作了进一步探讨，用矢量法建立了机构运动分析和动力分析的数学模型，且以上冲程扭矩因数峰值最小作为优化设计的目标函数，用优化理论中的复合形法进行优化计算，得到最优设计结果。计算实例表明，YCYJ14－5－53HB双驴头抽油机在最大冲程和最高冲次时，加速度和扭矩因数峰值比较小，减速器输出轴净扭矩波动不大，消除了负扭矩。     

旋转驴头抽油机的驴头设计

通过几何分析详细推导出了旋转驴头抽油机驴头弧面理论节线计算的极坐标公式，并给出了计算该抽油机冲程长度的两种计算方法，最后介绍了驴头侧板的两种下料方法及驴头剖分成主、副驴头的设计原理。     

阿基米德螺线双驴头抽油机优化设计

双驴头抽油机优化设计是一个具有不等式约束多目标函数的非线性规划问题。在建立双驴头抽油机优化设计数学模型中,综合考虑到各项指标对抽油机总体性能的影响,选用“以能耗低、质量轻、综合性能指标要好”为寻优目标,在约束条件方面主要解决干涉问题。寻优算法运用直接求非劣解的概念,借用枚举和直接方法进行寻优,提出了根据各目标函数的重要程度及变化程度选择最优解的原则。用该优化方法对12－5－48HB型后驴头为阿基米德螺线双驴头抽油机进行了优化设计,并对优化结果和后驴头为三段圆弧的双驴头抽油机及游梁式抽油机进行对比分析。     

双驴头抽油机的优化设计

阿基米德双驴头抽油机是目前油田上使用广泛、性能较好的一种抽油机,由于对其研究不够使它的性能没有得到充分发挥。研究了阿基米德双驴头抽油机的优化设计问题,建立了其优化数学模型,给出了相应的计算公式。对YCYJ10－5－37HB双驴头抽油机在保留原游梁支架和底座的条件下进行了优化计算。计算结果表明,其最大扭矩因素下降了9个百分点,节能效果显著。     

旋转驴头抽油机的驴头设计

通过几何分析详细推导出了旋转驴头抽油机驴头弧面理论节线计算的极坐标公式，并给出了计算该抽油机冲程长度的两种计算方法，最后介绍了驴头侧板的两种下料方法及驴头剖分成主、副驴头的设计原理。     

基于下偏杠铃式抽油机驴头的力学性能研究

驴头作为抽油机的主要承载构件,在现场工作和实验使用中长期受到交变载荷作用,易在喉口处产生局部微小裂纹,这是造成该处撕裂损坏的主要原因。针对下偏杠铃式抽油机驴头存在的上述问题,结合力学理论对其模型进行分析;利用ANSYS仿真环境对抽油机驴头作有限元计算。根据计算结果,提出对驴头应力集中处的优化方案。通过对比改进后有限元结果发现:驴头原喉口处最高应力由144.96 MPa降低至89.409 MPa。改进后的驴头在性能上满足使用要求,仿真结果对抽油机的设计和优化具有一定指导意义。     

抽油机驴头紧固形式的改进

针对目前抽油机在修井作业时，驴头传统的紧固形式存在的问题，设计了一种双凸轮锁紧式结构，具有操作方便、锁紧可靠、功效显著的特点。     

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机后支架的计算

从旋转驴头抽油机的特点及其在国内油田的使用情况出发，提出了常规抽油机改造为旋转驴头抽油机时主要承载部件的校核计算问题。以ＣＹＪ１０－３－５３ＨＢ型常规抽油机改造为ＣＹＪＺ１０－４．２－５３ＨＦ（Ｇ）型旋转驴头抽油机为例，运用结果分析程序（ＳＡＰ５）对改造后的支架进行了校核计算。结果表明，支架经局部加强后，其刚度、静强度、疲劳强度及稳定性均满足使用要求，从而为油田进行抽油机改造提供了理论依据。     

双驴头抽油机后驴头型面设计的数值分析方法

后驴头的型面对双驴头抽油机的性能有很大的影响,须进行优化设计才能实现精确平衡,达到节能降耗的目的。针对后驴头型面为阿基米德螺线的双驴头抽油机设计模型中复杂的超越方程解析求解的困难,结合MATLAB的函数,编制相应的M文件,给出一种数值分析方法,进行一阶导数和二阶导数的运算,从而进行抽油机运动分析和动力分析,完成优化设计。该数值分析方法简单易行,以差分代替微分运算,为双驴头抽油机的性能分析提供了数值分析手段。运算精度足以满足工程设计的要求。     

三驴头节能抽油机的研制

为降低机械采油耗电量,正在研制三驴头节能抽油机,其结构特点是游梁的后端设两个驴头,前端设一个驴头,曲柄销与游梁采用钢丝绳（或链、带等）柔性连接。通过这种抽油机特征方程的推导和举例计算,并与常规CYJ—3—37HB型抽油机比较,可知三驴头节能抽油机扭矩最大值减小37．65％,平均功率减少10．97％,光杆的最大加速度为原来的93．5％,最大速度为原来的94．7％,电流均方根值为原来的83．3％,综合节能在15％以上。     

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机性能测试

针对我国陆地各主要油田人工开采的现状及常规采油设备存在的问题，提出了对常规抽油机进行增程改造的依据、方案及基本内容，并以CYJ10－3－53HB型常规抽油机改造成CYJ10－4．2－53HF（改）型旋转驴头抽油机为例，介绍了改造机的试制情况。按照GB11649－89《游梁式抽油机》及SY5212—87《游梁式抽油机质量分等》标准，对改造机承载时主要构件的应力、支架晃动度、悬点投影、噪音及电参数等进行了严格测试。测试结果和现场试验表明，改造机不仅具有一定承载能力，使用方便，可靠性高，而且增产、节能效果显著。与常规机相比，日产液量提高12％以上，每吨液成本降低8％以上。     

双驴头抽油机现场使用中存在问题的改进

鉴于双驴头抽油机在使用中出现的游梁断裂、减速器下箱开裂和支架晃动等问题 ,分析了其产生上述问题的原因 ,给出了解决问题的方法。指出 :认真分析主要部件的受力状况 ,重新设计后驴头与游梁的联结结构 ,采用类似与变角自让位驴头所示的结构 ,可解决游梁开裂问题。提高减速器高底座的刚度、在减速器与高底座间增加弹性垫片 ,可克服减速器下箱开裂的问题。重新设计支架拓扑 ,增加支架的刚度是解决支架晃动的有效措施。     

游梁式抽油机自让位驴头新型联接结构

针对现行自让位驴头联接结构的不足，设计了一种新型自让位驴头联接结构。这种结构在修井作业时，只需卸掉悬点载荷后将驴头调节顶丝松开，把游梁下旋至与水平线成产角，就可容易地拔出驴头支承销轴，然后将游梁置于上死点，驴头即可绕挂轴自转最大角度让开井口。文中对实际应用中β角的确定作了说明。这种结构适用于各型游梁式抽油机，对大型抽油机更能显示其优越性。     

关于旋转驴头抽油机改进设计的建议

全国油田在用的各种型号旋转驴头抽油机总数已超过５００台,其中轻型机使用效果好,各项技术指标均达到设计要求。中型或重型机则出现前连杆断裂、前连杆轴承座损坏、前连杆轴承座联接螺栓疲劳破坏或被剪断、连接板四周焊缝被撕裂等现象。针对这些问题,提出中型或重型机结构改进设计的建议：１．将两副前连杆轴承座合二为一,采用双列调心滚子轴承,使其具有微调功能;２．在转轴与前连杆之间增设一前横梁,分别与前连杆用销轴联接,与转轴用轴架固定;３．前连杆轴承座的联接螺栓由原Ｍ２４改为Ｍ３０～Ｍ３６,以提高其强度;４．前连杆轴承座的联接板由原设计厚度δ＝１２～１６ｍｍ钢板改为δ＝２０～２５ｍｍ钢板,以提高其刚度。     

常规抽油机改造成旋转驴头抽油机的具体实践

介绍了旋转驴头抽油机的特点及将常规抽油机改造为旋转驴头抽油机的可行性，并以改造实例论述了改造的具体方法、改造前后的参数变化和经改造而成的旋转驴头抽油机的性能。实践表明：将常规抽油机改造为旋转驴头抽油机，在满足使用要求的条件下，不仅可增加产液量１２％以上，节能８％以上，而且还由于充分利用了油田现有抽油设备，大大减少了固定资产的投资。     

扇形驴头抽油机的研制

在游梁式抽油机的基础上，通过将摇杆改成由大小两个扇面组成的扇形驴头，将连杆改成柔性传动件，研制出了扇形长冲程抽油机。工业试验结果表明，这种无游梁抽油机的动力性能明显优于游梁式抽油机：最大悬点加速度降低15．9％，最大扭矩因数降11．15％，平衡率提高35．2％，节能效果良好。另外，这种抽油机兼有游梁式抽油机结构简单、工作可靠、维护方便等优点。     

链带抽油机机架有限元分析及方案优选

采用结构线性静动力分析程序SAP5对LDCJ14— 6型链带抽油机机架做了有限元分析和计算 ,从 12种机架方案中逐步优选出了最佳设计方案 ,其优选过程主要分 3部分完成 :分析抽油机机架的受力情况 ,建立力学模型 ;用空间有限元法进行强度和刚度计算 ;以机架节点位移满足行业标准SY5 4 4 2 - 92的要求及机架整体质量最轻为条件 ,通过改变各机架主要杆件的截面尺寸和几何位置 ,优选出最佳设计方案。经过优选出的机架 ,其强度、刚度及整体稳定性满足使用要求 ,且整体质量较轻。经综合应力测试和振动测试 ,在冲程 6 0 3m ,冲次 4 0 5min- 1时 ,机架前后最大振幅为 4mm ,机架结构受力均匀     

用有限元法对抽油机进行准静态分析

要对抽油机的设计提供较为精确的理论计算依据，必须对抽油机进行弹性动力分析。为此，建立了抽油机的力学模型，导出了用有限元进行弹性动力分析的动力微分方程。考虑到抽油机低速旋转的特点，将动力微分方程简化成准静态的线性方程组，大大节省了计算时间。又因为考虑了动力效应，计算精度得以保证，计算结果更接近于实际工况。对CYJ10－3－53HB常规式抽油机进行了编程计算，可知最大应力值较低，表明目前抽油机的设计偏于保守。     

新型异形旋转驴头增程式抽油机

在分析六杆增程式抽油机和异形游梁式抽油机的基础上，提出了集这两种抽油机优点于一体的新型异形旋转驴头增程式抽油机，其关键技术是旋转驴头后轮廓变径圆弧面的设计。它既有常规抽油机结构简单、耐用、易于操作和维护的优点，又能达到增加冲程的目的。此外，还可减小抽油机减速器扭矩和电动机功率，实现节能。其零部件具有互换性、通用性，便于对常规抽油机进行改造，能获得较好的社会经济效益。     

异型游梁抽油机后驴头连接套的焊接与加工

异型游梁抽油机与常规游梁抽油机相比，前者在结构上增设了后驴头钢绳软连接。后驴头与游梁的连接是否可靠是该型机的重要质量保证之一。采用在连接套上增设圆挡环的方案，将连接套内孔焊接变形的问题转移到前道工序（精加工）之前和圆挡环外圆上，从而提高了连接套的形位精度。用新方案焊接后，销轴与连接套内孔的配合间隙最大为＋0．4mm，最小为＋0．17mm，大大提高了装配质量，标准公差等级由原IT12级提高到IT10级。