皮带式抽油机结构设计论文-本科论文.doc

济南大学毕业设计
1 前言
1.1 课题的研究意义
当今社会，对资源的渴求越来越强烈，特别是像石油天然气等化石燃料消耗越来越多，如何更有效地利用这些资源，更有效地利用和开采地下资源关系到人类的生存与发展。
2004年估计世界的总储存藏量为1717亿吨，同一年英国石油公司估计大约为1566亿吨。《科学》杂志却估计世界石油的总储藏量大约为3兆桶。今天已经确定的使用量和正在开采的石油储量却相对正在增长，2004年数据迄今为止统计最高的。因为近几年的勘探和开采没达到要求，东亚、中东和南美洲总储量下降了不少，而非洲大陆和欧洲地区的总储量却有所上升。有人预测当今的石油储量还能应用五十年。但是以前也有过相似的预测，而不过这个预测却没有成为现实，所以这个50被人们戏称作石油常数。2003年统计最大的石油储量地区在沙特阿拉伯（大约有2627亿桶）、伊朗（约有1307亿桶）和伊拉克（大约1150亿桶），其后为科威特，委内瑞拉，阿联酋等。
很多专家认为在21世纪初时人类开采石油的将达到哈伯特的顶点，这时的开采量将会达到顶峰，以后的开采量将不会再继续提高，由于是有的供给不能满足世界石油的需要，油价必然会长高。
因此，很多国家都有短期的储存量来防止以后突然地石油供不应求所产生的危机。欧盟国家要求必须有90天的石油储量。
开采的状态
石油开采的国家现在为止人类大约开采了0.9M桶的石油。大多的数储量是在60年代发现的。

表1.1
最大的石油开采国 最大石油输出国
沙特阿拉伯（OPEC）—1037万桶每日 沙特阿拉伯（OPEC）
俄罗斯1—927万桶每日 俄罗斯
美国1—869万桶每日 挪威
伊朗（OPEC）—409万桶每日 伊朗（OPEC）
墨西哥1—383万桶每日 阿联酋（OPEC）
中国1—362万桶每日 委内瑞拉（OPEC）
挪威1—318万桶每日 科威特（OPEC）
加拿大1—314万桶每日 尼日利亚（OPEC）
委内瑞拉（OPEC）1—286万桶每日 墨西哥
阿联酋（OPEC）—276万桶每日 阿尔及利亚（OPEC）
科威特（OPEC）—251万桶每日 利比亚（OPEC）
尼日利亚（OPEC）—251万桶每日
英国1—208万桶每日
伊拉克（OPEC）2—203万桶每日

1这些国家已经过了开发顶峰期
2伊拉克虽然也属于石油输出国的组织，但从1998年开始它的开发量就不包括在石油输出组织中
消费：
目前石油进口国家全球石油的平均日消耗量大约为8400万多桶。2003年最大的石油消耗国是美国（2010万桶每日）、中国（600万桶每日）、日本（550万桶每日）和德国（270万桶每日）。每年石油消耗量增长率是2%。
工业国家的人均石油消耗量要比发展中国家的人均石油消耗量要高得多。2003年美国年人均的石油消耗量为26桶，德国为11.7桶，中国为1.7桶，印度为0.8桶，孟加拉国只有0.2桶 [7] 。
我国机动车保有量已达1.99亿辆，其中汽车8500多万辆，中国目前就汽车保有量已经超过7500万辆左右的日本，仅次于拥有约2.5亿辆的美国，成为全球汽车保有量第二大国。我国还有数量不详的农用车与黑车。这些车如果都加上的我国的车辆保有量必然是世界第一多的国家。而且我国还以每年新增机动车2000多万辆的数量在增加。
  2002年中国有将近2050万辆车，当时中国每天大约消耗540万桶石油。而现在我们到底每天需要多少万桶石油消耗?根据国际能源组织的评估：仅中国自己就需要世界石油需求增长的40%，中国的能源消费占全球的10%，美国能源消费是中国的两倍，因此中国的石油消费将增长7.6%每天达920万桶。 到2015年中国预计将每天消费石油达到1160万桶。从全球各大分析机构对于中国的能源需求量日益增大，都感觉到能源未来价格的不可预测。
超稠油是极其粘稠又易凝固的原油，在全世界都是公认的开采难题，被称为“流不动的油田”。勘探人员发现，在准噶尔盆地西北缘的风城油田，超稠油黏度更高，甚至当温度低于80 时就无法流动。
目前，我国已发现稠油地质储量约10亿吨，其中风城油田的稠油储量达3.6亿吨，是国内最大的整装稠油油藏。
中石油已在风城油田布局我国首个超稠油水平井火驱试验基地，预计今年将建设50万吨产能。按照规划，2015年风城超稠油油田将全面建成，原油年产规模达400万吨。
随着超稠油的大规模开发，风城油田电力负荷也高速增长。根据预测，到2020年，稠油区块用电负荷将由目前的7.1兆瓦达到44.5兆瓦左右 [9] 。
1.2 抽油机的简介
目前，油田上的采油方式分为自喷式和机械式两种方式。自喷式是利用油井中自身的压力将油采出到地面，这种方式常用于新开发的并且储量的油田；但是油田不断的开发，井下的压力就会不断降低，直到不能产生自喷，就必须采用机械设备来将原油采出地面我们把这种开采的方式称为机械采油。我国目前大多数油田的开采已进入了中后期的开发，基本上失去了自喷能力，这就是我国从自喷采油转入了机械采油。而在机械采油当中，抽油机采油是最普遍的，约占整个机械采油的90%以上。目前我国现有的抽油机已达20多万台，它已有百余年的历史。其中最早最普遍的是游梁式抽油机，因为它简单比较结构，制造比较容易，维护起来方便，所以在油田上得到了广泛使用。二十世纪八十年代以来有杆抽油机的技术得到了突破性的发展，经过科学家的不断努力，在抽油机的理论和实践上都有很大的进展。现在国内外有上百家公司致力于抽油机的研究。抽油机主要有以下几种类型：

常规型、前置型、偏置型
按结构形式
斜井型、低矮型、活动型
游梁抽油机 游梁平衡
机械平衡 曲柄平衡
按平衡方式 复合平衡
气动平衡
低矮式、滚筒式、塔架式、钢带式
无游梁抽油机
链条式、皮带式、绳索式[9][10]
图1.1 抽油机的种类

1.3国内外发展情况
在世界上目前有几百家生产抽油机的公司，其中美国有十几家生产抽油机的公司，它们品种多样，种类繁多。另外，前苏联，法国，英国，罗马尼亚等国均有多家生产抽油机设备的公司。
美国生产的抽油机有77种规格悬点承受的最大载荷是9~214KN，冲程0.4~7.6m。Lufkin是美国最早生产和最大的抽油机公司。1923年生产了美国历史上的第一台抽油机，1931年生产了第一台双平衡块的曲柄平衡的抽油机，1959年研发出了第一台前置式抽油机。现在这个公司有B、C、M、A四种系列的抽油机。B系列的有8种规格，C系列的有64种规格，M系列的有46种规格，A系列的有26种规格。
俄罗斯、法国、加拿大等都有自己的产品，各种抽油机都成系列冲程从零点几米到十几米不等，载荷从几千牛到几百千牛不等。
目前，世界上最大深度下泵深度的抽油机是4530m，在美国Reno油田上使用。俄罗斯最大的下井深度的抽油机是4000m。世界上寿命最长的抽油机是美国Lufkin公司生产的一台配有涡轮蜗杆减速器的小型的抽油机。从1921年使用开始到1993年已经正常运转了72年，累计工作时间达450000H，创造了世界上抽油机寿命的最高纪录 [7] 。
在国内生产抽油机的厂家有十多家，产品的类型已经多样化。我国目前有六个类型的45种新型的抽油机，并且每年大约有30个关于抽油机的专利产生。已经有十几种新型的抽油机系列化。基本满足了陆地上油田开采的需求，各种新型抽油机已经在全国各地油田上推广使用，在低冲次的抽油和和稠油田上取得了显著的成绩，并获得了非常显著的成绩。我国在低冲次和长冲程的的无游梁的抽油机的研发也取得了骄人的成绩。另外，一些其他新兴的的抽油机也在研发和逐步投入使用的过程中 [11] 。
1.4 抽油机发展趋势
在现在的市场经济条件下，油田的经济效益是放在首位的。开发节能，高校有可靠性比较高的抽油机是现在要追求的目标，也是企业最重要达到的目标。因此，依靠技术来挖掘抽油机的潜质是未来抽油机的发展方向。通过对我国抽油机的现状分析，我国的抽油机发展趋势体现在以下几个方面：
（1）品种多样化发展
（2）对恶劣环境高适应性的发展
（3）高效节能的发展
（4）综合的经济效益的发展
（5）高技术反面的发展
（6）高性能方面的发展
（7）大型化的发展
（8）精确平衡方面的发展
（9）向大冲程方向的发展
（10）向标准化、通用化、系列化方面的发展[12]

2 设计内容
2.1 设计目的
随着我国经济的快速发展，能源消耗是非常巨大的，尤其对石油产品的消耗，产生了国内的石油的产量增长缓慢和真正消耗过快的矛盾，因此，我国每年的石油进口量都过亿吨。但是我国的几个大型油田都已经进入了开发的中后期，原有的储量都已经开采了大半，虽然最近几年不断有新的储量探明，但是开采难度都比较大。因此，如何提高我国油田开发技术水平是提高油田采油率和综合效益的已成为我们的当务之急。采油设备作为石油开采的重要技术设备必须在技术上进行创新和突破，来满足现在市场的需要。
随着常规能源的不断紧缺和国际油价的不断攀升，并且新的代替能源还不能够满足需要，非常规的石油资源开采的商业化起着重要的作用，特别是稠油，凝油和油砂资源在以后能源比例中占很大的一部分。
目前大型游梁式抽油机都存在着效率低、体积较大、能耗较大和运行成本高等问题，并且难以达到开采稠油和深井所要求的冲程，所以难以满足开采的需要。因此，发明一种满足上述要求的抽油机的意义重大。
2.2 设计要求
油田上的抽油机都是在露天工作,不管风吹日晒一天24小时不停歇工作，平时抽油机有没有工作人员实时监管，所以必须要求抽油机工作可靠，耐用性要强、适用性要好等，其次是管理维护时一定要简单方便，以便于降低企业中使用的成本。
当今社会能源紧缺，节能已成为不可或缺的一项重要环节，抽油机在采油时使用的是电能，所以很有必要提高抽油机的效率。抽油机小路的高低决定着企业收入当然高低。设计出高效节能的抽油机设备，才是从根本上节能。
本文就是针对上述现状设计一种能够够满足稠油的开采条件，并高效节能的抽油机——皮带式抽油机。
2.3基本参数的确定
抽油机的功能就是从井下抽出一定量的原油。所以产量和静的深度就决定了抽油机的基本结构，根据这两个指标对皮带式抽油机提出了以下参数：
悬点最大负荷：10t
减速箱最大扭矩：18KN·m
电动机功率：22KW
冲程长度：5m
最高冲次：5.1
最低冲次：可以非常小
立起时的外形尺寸：5.8X1.7x9.2
2.4设计方案
皮带式抽油机是长冲程、低冲次的抽油机。从采油工艺的角度来讲，增加冲成长度(在保证一定产量的条件下可降低抽油机冲程次数)会带来一系列的好处：
(1)由于降低抽油杆的相对变形值，提高了抽油泵的充满系数和排量系数。
(2)改善抽油杆的工作条件，延长抽油杆的寿命。
(3)提高抽油泵部件的工作期限，延长油井免修期。
(4)改善抽油机——抽油泵整套装胃的能量指标．提高装置效率。
尤其对于我国油田上高粘度原油的开采，采用增加程长度，降低冲程次数的抽汲方式更为合理。
抽油机的组成－八大系统组成
1、动力传递系统：电机；皮带传动装置；减速箱
2、换向系统：上下链轮；链条；曲拐；滑车架；
3、平衡系统：下框架平衡箱总成、平衡块滚筒；
4、悬挂系统：吊绳；悬绳器；负荷皮带等
5、刹车系统：刹车基板；刹车盘；刹车卡子总成
6、机架底座系统：抽油机塔架；塔基；底座
7、润滑系统提油盒；分油盒；油管
8、自动刹车系统
主要系统的设计思路
换向系统
抽油机换向系统的作用是将减速器输出轴的悬转运动变成悬点的上下往复运动，以带动抽油杆柱，驱动井下往复泵以实现抽汲油液的功能。皮带式抽油机由链条上的特殊链节，通过在滑车架内跟随链条做往复运动实现换向，链传动在塔架内垂直布置，轨迹链条挂在上下链轮上，在下链轮的驱动下作长环形运动。曲拐轴的头部实际上充当着轨迹链条的一个特殊链节，其圆轴部插入滑车架，可以在滑车架内转动。
当曲拐轴随轨迹链条的直线部分上行时，曲拐轴带动滑车架，滑车架带动住返架，往返架只能沿着抽油机塔粱H钢壁作上下往复运动，此时滑车架与往返架相对静止，
往返架的运动速度与链条的运动速度相等，整个往返架向上匀速运动。当曲拐轴运动到轨迹链条的圆弧部分即链轮部分时，它继续带动往返架向上运动，同时带动滑车架沿导轨横向移动，到达最高点后曲拐带动往返架改变方向向下运动，同时带动滑车的架沿导轨继续横向移动，直到曲拐运转到链条垂直部分后往返架与滑车架叉相对静止实现抽油机平衡箱的下移。实现抽油机的上冲程，同样完成下换向。这样就把链轮的圆周运动变成往返架的直线运动。 塔架的顶部有一个滚筒，上面搭着负荷皮带，负荷皮带的一端与平衡箱，往返架总成连接；另一端连接悬绳器，滚筒相当于一个定滑轮，这样就把往返架的直线往返运动变成了悬绳器的直线往返运功。
抽油机的结构简图如下：

图2.1 皮带式抽油机的结构简图

3总体结构设计和功能分析
3.1我国油田对抽油机的要求
近年来，随着我国油田的不断开发，油田的含水量越来越多，开发的经济效益就越来越低，剩余的油田储量大多是储量比较低，油层厚度比较小，开采难度比较大。目前，企业在资金方面比较紧缺，降低开采成本和基本建设投资的条件下，改变对老区块的开采方式，才能使油田的开采期变长。新区块采取怎样的采油方式，才能使油田发挥最大的经济性能，是企业要面对的新的挑战。因此，优化新的机械采油方式是迫在眉睫的。
3.2皮带抽油机的结构和原理
3.21 动力传递系统

图3.1 动力系统

（1）动力传递系统组成：包括电动机、皮带传动装置和减速箱

图3.2 动力系统的结构简图

（2）我国现在油田上抽油设备常与电磁调速电动机配合使用，可以连续在较大范围内调节冲次。本文设计的抽油机采用的是电磁调速电动机，配合着智能的控制系统来使用，可以实现更大范围的无级调速。皮带传动装置采用的减速箱和电机均为直轴，利用锥套固定传动皮带轮，因此抽油机的冲次调整非常方便。传动皮带采用了联组窄V带，并且抽油机上设计了皮带防护罩，大大延长了皮带的使用寿命。皮带抽油机的减速箱采用了整箱式减速箱，它提高了齿轮、齿轮轴、箱体的强度以及加工装配精度要求等，可以大大延长减速箱的使用寿命。
3.2.2 换向系统

图3.3 换向系统

(1)换向机构组成：上、下链轮；链条；曲拐；滑车架；往返架

图3.4 换向系统的结构简图

皮带抽油机采用了大尺寸的链轮和单排重载滚子链进行传动和换向，换向的加速度小，进而换向冲击小，安全系数高；同时由于换向机构采用了曲拐、滑车架、滚轮、滚动轴承等组成的往返架进行滚动换向，换向平稳、可靠。因此整个抽油机的稳定性增加，运转平稳。
（2）换向机构的原理
链传动在塔架内垂直布置，轨迹链条挂在上下链轮上，在下链轮的驱动下作长环形运动。曲拐轴的头部实际上充当着轨迹链条的一个特殊链节，其圆轴部插入滑车架，可以在滑车架内转动。滑车架可以在往返架内沿导轨横向移动。当曲拐轴随轨迹链条的直线部分上行时，曲拐轴带动滑车架，滑车架带动往返架，往返架只能沿着塔梁H钢内壁作上下运动，此时滑车架与往返架相对静止，往返架的运动速度与链条的运动速度相等，整个往返架向上运动。当曲拐轴运动到轨迹链条的圆弧部分即链轮部分时，它继续带动往返架向上运动，同时带动滑车架沿导轨横向移动，到达最高点后曲拐带动往返架改变方向向下运动，同时带动滑车架沿导轨继续横向移动，直到曲拐运转到链条的垂直部分后往返架与滑车架又相对静止实现抽油机平衡箱的下移。
3.2.3 平衡系统
(1)平衡系统组成：包括平衡箱、平衡块等
（2）优点：运动平稳灵活。平衡调节采用了小块平衡重，调节灵活方便，节能效果好。
3.2.4 悬挂系统

图3.5 悬挂系统的顶部

（1）悬挂系统组成：滚筒；负荷皮带；吊绳；悬绳器等。
（2）特点及优点：悬挂系统采用了重型PVG负荷皮带，这也是该机型关键技术之一。负荷皮带具有弹性缓冲作用，降低了抽油机的换向冲击，使抽油杆柱运行更加平稳，动力示功图表现的更加饱满，进而提高油井的免修期和泵效。
3.2.5 刹车系统

图3.6 刹车系统

（1）刹车系统的组成：刹车把；刹车杠杆；弹簧管；刹车基板；刹车盘；刹车卡子等。
（2）特点及优点：刹车采用盘式刹车，具有刹车力矩大，使用方便灵活、安全、可靠等优点；并装有电磁刹车保护系统，当抽油机过载、欠载时（如抽油杆的断脱、卡泵等情况），电磁刹车保护系统会自动停机并自动刹车保护电机和整个皮带抽油机设备。
3.2.6 润滑系统
（1）润滑系统的组成：提油盒；分油盒；油管。

图3.7 润滑系统结构简图

（2）润滑及维护见后文
3.2.7 机架底座系统
（1）组成：抽油机塔架；塔基；底座
（2）特点及优点:皮带抽油机的塔架采用整体H钢，使得整个抽油机的稳定性可靠。塔基与底座的连接使用绞接，皮带抽油机的整体结构采用折叠式结构，便于整体运输和安装。
3.2.8 抽油机的结构总成

电机；皮带传递装置；减速箱
7.润滑系统
2.换向系统
1.动力传递系统
8.自动刹车系统
5.刹车系统
4.悬挂系统
3.平衡系统

上下链轮；链条；曲拐；滑车架；下框架

滚筒；负荷皮带等
平衡箱；平衡块
组成

刹车盘；刹车把手；弹簧管等

6.机架底座系统
提油盒；分油盒；油管
抽油机塔架；塔基；底座

控制系统组成

图3.8 抽油机的结构总成

4主要零部件的选型设计
4.1 电动机的选择                   
目前，我国使用的抽油机大多数是以电动机为它提供动力的。抽油机的选择一方面它关系到电能的利用率，另一方面它将关系到能否满足抽油机将原油抽出地层。所以，油田上的抽油机大多选用的电动机大都是封闭式的鼠笼型三相异步电动机，它的结构比较简单，坚固耐用，便于维护和修理。根据需要选择Y系列的封闭式三相异步电动机。
根据任务书上皮带式抽油机载荷数值为80KN到120KN，确定载荷数为100KN。冲程确定为5m。选取电动机为Y225M—8，功率为22KW，转速为740r/min [2][6] 。    
4.2 减速器的选择
油田上现在常用的减速箱大多数是三轴的二级减速器，采用人字齿齿形结构。当前的减速器存在着不少的缺点，如：密封面比较多，润滑油容易泄漏。像箱体和轴承面等不能采用标准的油封。箱体非常笨重，过多的消耗材料等问题。
为了解决上述问题，除了改善了材料的品质和不断提高工艺外，还要在传动系统上不断的创新。因此采用了整体式的减速器箱体结构，它的稳定性和整体的刚性大大的改善。采用标准的油封，更容易更换。箱体为整体的，强度比较高，耐冲击性比较强。整体的造型比较合理，消耗材料少，制造的成本大大降低等。
对冲程为5m的皮带抽油机选取整体式的双圆弧齿轮减速器型号为300DH [ 1][2] 。
4.3 链传动的设计
链传动是一种挠性运动，它由链条和链轮组成。通过链轮轮齿和链条链接的啮合来传递运动和动力的。链传动在机械中运用广泛。
与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象 ，因而能保持准确平均的传动比传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力很小；链传动采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿环境中工作。
与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也较低。在远距离传动时，其结构比齿轮轻便的多。
链传动的主要缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保持恒定的传动比；磨损后易发生跳齿；工作是有噪声；不易用在载荷变化大、高速和急速反向的传动中 [1] 。
4.3.1链的设计
1.选择链轮的齿数
链轮的齿数z1=z2=21
2.确定链及链轮的材料
皮带式抽油机在工作中没有剧烈振动及冲击，所以链轮的材料可以选择45，同样链也可以选用45。
3.确定计算功率
由表9-7查得KA=1.0，由图9-13查得主动链轮KZ=1.21，单排链，则系数KP=1.75则计算功率为：

（4.1）
4.选链条型号和节距
根据Pca=22.62(KW)，两链轮中心链的总长度大约为6m，所以选取链的节距为114.3mm
相应的链轮的分度圆直径用下面公式计算:

（4.2）

将p=114.3，z=21代入公式可以计算出链轮的分度圆直径d=767(mm)。
4.3.2链轮的设计
根据电动机的功率和载荷的需要以及经上述计算选取链条的节距P=114.3，链轮的齿数为21。根据如图所示，设计链轮的基本参数
滚子链的齿形形状

图4.1 带轮的主要参数示意图

分度圆直径：

齿顶圆直径：

齿根圆直径：

齿侧圆弧半径：

滚子圆弧定为半径：

滚子定位角：

从而确定链轮的基本尺寸 [1][2] 。
4.4带传动的设计
带传动也是一种挠性运动。带传动的基本零件是带轮和传送带。当主动带轮1转动时，利用带轮和传送带之间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传送带2传递给从动轮3.传送带具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振等特点，在近代机械中应用广泛

图4.2 带传动的示意图
4.4.1 确定计算功率P
P=KP （4.9）
式中KA—工作情况系数；
P—所需传递的额定功率；
由表8—7查得工况系数KA=1.2，故
P=1.622=35.2(KW) （4.10）
4.4.2 带的选择
根据P和n1可从图8—11选择V带的类型，n1为小带轮的转速即电动机的转速， n=740r/min,结合Pca=35.2（KW），查图选C形V带。[1][2]
4.4.3 确定带轮的基准直径d并验算带速v
(1)初选小带轮的基准直径dd1
根据V带的带型，由表8—6和表8—8，取小带轮的直径dd1=280mm
（2）验算带速v
根据（8—13）计算带的速度

（4.11）

因为5m/s<v<25m/s,故带速合适。
（3）计算大带轮的基准直径
由
d=id (4.12)

由于减速箱的传动比i=50冲次为n=5，又因为电动机的转速为740(r/min)，所以此处带的传动比应选i=3所以

d= （4.13）

根据表8—8，圆整为d=800mm
（4）确定V带的中心距a和基准强度
根据式

0.7（d+ d） （4.14）

初定中心距a=1500mm
由下式计算带所需的基准强度

L2a+( d+ d)+ （4.15）
=2=4741(mm)

根据表8-2选L=4500mm
再由下式计算实际中心距

aa+=1500+=1741(mm) （4.16）

中心距的变化范围为1500～1741mm
(5)验算小带轮上的包角

=180°-（d- d） （4.17）
=180°-（1200-400）
152.2°

（6）计算带的根数z
由dd1=280mm和n1=740r/min，查表8—4a得P0=8.49kW。
根据n1=740r/min，i=3和C型带，查表8—4b得△P0=0.62kW。
查表8—5得Kα=0.925，表8—2得KL=0.96，于是

P=（P+△P）K K （4.18）
=8.94（kW）

由
z===3.93 （4.19）

故选4根带。
（7）计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min
由表8—3得D型带的单位长度质量q=0.61kg/m，所以

(F)=500 （4.20）
=500
=791.24(N)

应使带的实际初拉力F>(F)min。
（8）计算压轴力FP
压轴力的最小值为

（F）=2z(F)sin=2=4608.41(N ) （4.21）

（9）带轮结构设计
常用的带轮材料为HT150或HT200，本设计采用HT200，因为d>300mm,所以采用轮辐式[1]。

5皮带式抽油机的日常维护与润滑
5.1链条的调整
5.1.1 调整链条的原因
新机运转一段时间后，因负荷作用，链条将有不同程度的松弛。其结果将造成抽油机换向声音大。因此新机运转1－2个月后，要调整链条的紧度。长时间运转的机子链条也会松弛，表现为换向响。
5.1.2 链条的松紧检查
链条是否松，简单的检查办法：将大门打开并支撑牢固，开机运转。观察链条的左右摆动情况，如左右摆动偏离中心太大，应调整链条。用手晃动不吃劲一边链条，左右摆动不超过50mm。
5.1.3 链条的调整
专用工具调整，不允许用加力杆。工作顺序：停机－刹车－带专用工具－上中平台－松并帽（4 个）－紧调整螺丝（4 条依次紧专用工具紧不动为止）－紧住并帽。
5.1.4 链条调整的具体步骤
A.在平衡箱底处于前门0.6米处停机，操纵手刹，按下急停按钮。
B.切断主电源。
C.沿扶梯爬到塔架中部平台上，打开中部的门。这将使上链轮。上链轮调整架和一部分链条露出。
D.有4个带螺母的顶丝，上链轮安装架的调整架四角各有一个，松开螺母。
E.顺时针方向旋动四个顶丝，增加链条的张紧度。把各顶丝旋转相同的角度，尽可能的使安装架保持水平。
F.重新检查链条张紧度。
G.如果链条张紧度合适，拧紧顶丝上的螺母。
H.关好上链轮门。
I.如果链条张紧合适，关好前门。
J.松开刹车，重新开动抽油机。
5.1.5 链条松弛严重易出现的事故
链条松弛除造成换向响外，严重松弛会造成链条与下链轮脱离，其结果跟链条断裂一样。
5.2 导向轮的维护与调整
5.2.1 导向轮的间隙
导向轮的调整间隙如图，导向轮损坏、间隙大将造成换向冲击大。导向轮损坏，时间长不更换会造成重大事故换向声音大时，除检查链条松紧外，应检查导向轮间隙，或导向轮是否损坏。

图5.1 导向轮与塔壁的间隙

5.2.2导向轮损害的后果
由于换向机构的存在，在工作中平衡箱很难与塔基完全对齐。经经常有一个导向轮承受载荷。如果导向轮损害，这些载荷就加到塔基上面，而它基于平衡块之间属于滑动摩擦，会使平衡块和塔基严重损毁，严重时平衡块会把塔基一侧完全撕开，导致严重的后果。
5.3皮带式抽油机的润滑
5.3.1链轮及链的润滑

图5.2 润滑系统示意图

润滑原理及过程：
在塔基底部有一个油箱，由左右两个提油盒从油箱里把润滑油提出，再由分油盒和接油盒对链和链轮分别润滑。
润滑过程：左右提油盒随着平衡块下降进入油箱，将润滑油从油箱里提出，在提油盒上升的过程中，润滑油从左提油盒中由它上面的油孔流入装油盒，再由油管流入到分油盒里。分油盒通过它上面的油孔洒落到下链轮上，完成下链轮的润滑。
右提油盒在上升的过程中润滑油通过它上面的油孔洒落到链条上，完成链的润滑。链通过传动关系将将润滑油带到上链轮上，完成上链轮的润滑。
润滑油使用的标准：
使用国标GB443-89-L-AN全损耗系统用油。
加油量要根据链条油位窗或油尺确定，大约需要200L。
每月要检查链条箱中润滑油液面的高度，在需要时进行加油；由于链条箱直接与大气联通，很容易受到水、灰尘、昆虫污染，所以链条箱每隔6个月进行一次清洗换油[10][11][15]。
5.3.2 减速器的润滑
使用国标GB5903-95中负荷工业齿轮油。
减速箱加油的量根据减速箱油位窗或油尺确定，大约需要150L。
减速箱加油量要以侧面的油位窗为准，定期通过观察窗检查润滑油液面。每隔6个月从减速箱内取出一定数量的润滑油样品进行目视检测，根据需要对润滑油的颜色、水以及金属杂质的含量进行分析，根据分析情况决定是否需要更换，检查齿轮轮齿是否有不正常的磨损，第一次更换减速器中的润滑油在设备运转1000小时后进行，以后每年更换一次。定期检查是否漏油。如果发现漏油，则更换密封。
5.3.3 塔基顶部的两个向心滚子轴承
这两个轴承在出厂前已经加油密封，轴承壳上上有黄油嘴，根据需要可通过黄油嘴加注黄油。轴承使用锂基润滑油脂（适用于各种温度范围）。第一次加油在抽油机运转一年后，每隔6个月加油一次。
加油时加到有黄油从泄油口排出为止。
5.3.4 抽油机润滑流程
锂基润滑油脂
滚筒轴承2个
油脂润滑部位2个

润滑系统

中负荷齿轮油VG220
减速箱

机械油润滑部位2个

机械油-N220
机内润滑系统

机内润滑系统

链条、链轮

油管
分油盒
接油盒
左提油盒

导轨、滑车架

链条
上链轮
右提油盒

图5.3 润滑过程示意图

6结 论
本文是在对国内外抽油机发展的情况和市场状况的调查，对新型的皮带式抽油机选型和优化设计进行了分析和研究，得到了一种冲程大，冲次低，并且高效节能的皮带式抽油机设计方案，主要得出以下几点结论：
1.通过对各种抽油机的功能分析和优缺点比较确定了这种确定了这种冲程大、冲次低的新型抽油机设计。
2.通过分析验证和建立优化设计的方法，选择了一种冲程为5m，最高冲次为5.1次，型号为600型的皮带式抽油机。并将抽油机分为动力传递系统、换向系统、平衡系统、悬挂系统、刹车系统、机架底座系统、润滑系统合自动刹车系统八大部分，对各个系统进行了原理介绍和功能分析，并对主要的零部件进行了选型设计和校核。
3.对目前的抽油机的功能与参数进行了对比，找出了其中的不足与可以改进的地方，并提出了一系列的优化方案。
4.通过查阅资料，和自己的部分见解，对皮带式抽油机的各个系统的维护和润滑给出了一定的方法和步骤。
5.如果对皮带式抽油机传动方案进行深入了解和具体新型产品的开发，将对抽油机的设计有重大意义，并对其节能效果有重要作用。

参 考 文 献
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