一种新型抽油机的仿真优化研究.pdf

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1、·32·重型机械一种新型抽油机的仿真优化研究沈兆奎，郑立春(天津理工大学机械工程学院，天津300384)摘要：本文运用ADAMS软件针对一种新型抽油机建立了仿真模型，并以该抽油机输入轴的扭矩峰值为目标开展了优化仿真研究。通过对抽油机结构参数进行优化分析，用抽油机的输入功率变化来验证其及结构参数的合理性。仿真结果表明该新型抽油机的结构合理、具有较明显的节能效果，可推广应用。关键词：抽油机；优化；结构参数；ADAMS软件中图分类号：TE933TH132文献标识码：A文章编号：1001—196X(2013)05—0032—03Simulationandoptimizationof

2、thestructureofanovelpumpingunitbasedonADAMSSHENZhao—kui，ZHENGli—chun(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：AmodelofanovelpumpingunitwasestablishedbytheADAMSsoftware．Regardingthemaximumvalueoftheinputtorqueasthetarget，thestructureofthepumpi

3、ngunitwassimulatedandoptimized．Throughstructureparameteroptimizationofthepumpingunit，theparameterswereverifiedbyvaryingtheinputpower．Thesimulationresultsshowthatthestructureofthenovelpumpingunitisreasonablewithsignificantenergysavingeffect．Keywords：pumpingunit；optimization；structureparamet

4、er；ADAMSsoftware机是在游梁尾端配以平衡配重箱(配重箱中可根U日『J舌据抽油机悬点载荷的不同添减配重块)，可以与常用的游梁式抽油机采用曲柄平衡方式，该悬点载荷进行较好的平衡，有效地减小输出净扭平衡方式电机启动电流大；减速箱和电机运行不矩的峰值，达到减小动力配置、提高效率和降低平稳，传动效率低；运转过程中易出现扭矩峰能耗之目的。此外，该型机曲柄输人端与电机输值，对减速箱的寿命影响大。本文以常规游梁式出端采用大直径圆弧齿轮啮合，这种方式不但可抽油机为基础开发的一种新型节能型抽油机，平以大幅度降低减速箱输出轴扭矩，还可以使抽油衡效果好，其在运行过程中节能效果较好。机

5、工作更加平稳。1新型抽油机的节能特点2抽油机结构参数的优化设计图1为新型抽油机结构示意图，该型机已经2．1优化目标投人使用，运行效果良好，最大冲程为3m，与南于转矩与功率的关系为其匹配的电机仅需11kW，节能效果较好。T=9550P／n(1)与常规抽油机的平衡方式不同，该新型抽油所以根据抽油机输入扭矩就可以间接导出抽油机的输入功率，峰值扭矩减小，抽油机最大功收稿日期：2012—12—10：修订日期：2013一O1—28率降低，则可以降低抽油机装机功率，因此该抽作者简介：沈兆奎(1958．)，副教授，天津理工大学工程训练中心副主任。油机的优化目标为输人扭矩的峰值。建立抽油机重

6、型机械·33·l小齿轮2齿轮曲柄3曲柄平衡块4连杆5配重箱6游梁7J作驴头图4抽油机模型参数关系图Fig．4Parametersdiagramofthepumpingunitmodel图1新型抽油机结构简图Fig．1Schematicofthenewpumpingunitstructure长度，该点坐标为一2620，表明游梁前臂长度为2620mm，由于该型机的冲程与游梁前臂模型，如图2所示。给定转速为20r／min，仿和游梁摆角有关，为保证冲程不变，在设计过程真，观察其运动，测出减速箱输出轴扭矩即抽油中保证游梁前臂和游梁摆角均为一定值，因此A机输人扭矩，其扭矩曲线图如图3所

7、示，其扭矩点为一固定点。峰值为×10N·mm。(2)B点。B(0，0)是游梁的支架点，也为一个固定点，同时也是整个抽油机结构设计的基准点。(3)C点。C(2260，0)点为连杆与游梁后臂的交点。由于游梁摆角与该点的位置有关，因此该点也为一固定点。图2抽油机模型(4)D点。D(o，0)点控制游梁后臂的实际Fig．2Pumpingunitmodel长度，变量。的变化影响游梁后臂的实际长度即游梁后臂随n的变化而变化。(5)E点。E(b，c)点为游梁尾端的端点，变量b和c影响游梁后臂的有效长度。(6)F点。F(4770，一