齿轮导杆式抽油机用换向机构力学分析与运动仿真
Mechanical Analysis and Kinematic Simulation of Reversing Mechanism for Gear Guide-rod Pumping Unit
- 机械传动 2021年45卷第6期 页码：132-138
- 作者机构：
1.西安石油大学 机械工程学院， 陕西 西安 710065
2.中国石油辽河油田公司 锦州采油厂， 辽宁 锦州 121209
- 作者简介：
邵军（1972— ），女，辽宁黑山人，博士，副教授，研究方向为石油钻采自动化理论和智能装备研究。
- 基金信息：工信部项目(工信部联装[2016]24号┫西安石油大学研究生创新与实践能力培养计划资助项目┣偏心轮式抽油机的设计（YCS19222029）);中国博士后科学基金面上项目(2018M632643)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.06.020
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邵军,胡国栋,杨玮等.齿轮导杆式抽油机用换向机构力学分析与运动仿真[J].机械传动,2021,45(06):132-138.
Shao Jun,Hu Guodong,Yang Wei,et al.Mechanical Analysis and Kinematic Simulation of Reversing Mechanism for Gear Guide-rod Pumping Unit[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(06):132-138.
邵军,胡国栋,杨玮等.齿轮导杆式抽油机用换向机构力学分析与运动仿真[J].机械传动,2021,45(06):132-138. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.06.020.
Shao Jun,Hu Guodong,Yang Wei,et al.Mechanical Analysis and Kinematic Simulation of Reversing Mechanism for Gear Guide-rod Pumping Unit[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(06):132-138. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.06.020.
摘要
针对常规游梁式抽油机不易实现低冲次的运动特性，分析了一种齿轮导杆式抽油机用换向机构。该换向机构主要由长杆不完整齿轮、齿条移动框、滚筒等构成。介绍了齿轮导杆式抽油机换向机构及其原理，建立了换向机构的力学模型；根据接触冲击算法，利用SolidWorks和Adams对换向机构进行了联合动力学仿真。结果表明，该换向机构在上冲程速度平缓，在下冲程存在加速度突增；对比该抽油机在3种不同冲次下的加速度仿真曲线，该抽油机满足低产井的生产要求；对比常规式和齿轮导杆式抽油机的加速度理论曲线，该抽油机上冲程的悬点加速度均小于常规抽油机，运动特性更优，更适用于低产井的采油作业；冲次变化对部件接触力影响较大。研究为后续换向机构强度计算提供了数据支撑。
Abstract
Aiming at the low stroke times motion characteristics badly of beam pumping units，a reversing mechanism for gear guide-rod pumping units is analyzed. The reversing mechanism is mainly composed of a long rod incomplete gear，a rack moving frame，a roller and the like. Firstly，the gear guide-rod pumping unit reversing mechanism and its principle are introduced，and then the mechanical model of the reversing mechanism is established. Then，based on the contact impact algorithm，the joint dynamics simulation of the reversing mechanism is carried out by using Solidworks and Adams. The results show that，the speed of the reversing mechanism is gentle on the upstroke，and there is a sudden increase in acceleration on the downstroke. Comparing the acceleration simulation curves of the pumping unit under three different strokes，the pumping unit meets the requirements of low-yield wells production requirements. Comparing the acceleration theoretical curves of beam pumping unit and gear guide-rod pumping unit，the acceleration of the suspension point of the upstroke of this pumping unit is less than that of beam pumping unit，has better motion characteristics，and is suitable for low production well oil extraction operation. The change of stroke times has a greater impact on the contact force of components. At the same time，it provides data support for the subsequent strength calculation of the reversing mechanism.
关键词
低冲次齿轮导杆抽油机换向机构不完整齿轮Adams仿真
Keywords
Low stroke timesGear guide-rodPumping unitReversing mechanismIncomplete gearAdams simulation
references
樊世耀，任晓明.节能皮带轮减速器的研发与分析［J］.机械传动，2016，40（3）：153-155.
FAN Shiyao，REN Xiaoming.Research and analysis of the energy saving pulley reducer［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（3）：153-155.
董世民，田丹丹，赵克亮，等.螺旋凸轮式抽油机机构优化设计与性能仿真［J］.石油机械，2010，38（10）：29-32.
DONG Shimin，TIAN Dandan，ZHAO Keliang，et al.Optimal design and performance simulation of the spiral cam-pumping unit［J］.China Petroleum Machinery，2010，38（10）：29-32.
刘永平，李大伟，董长斌.基于输出摆角分析的抽油机换向机构优化设计［J］.机械传动，2019，43（10）：68-71.
LIU Yongping，LI Dawei，DONG Changbin.Optimization design of pumping unit reversing mechanism based on output swing angle analysis［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（10）：68-71.
刘永平，董长斌，安建民，等.新型抽油机换向装置结构设计及运动仿真分析［J］.机械传动，2017，41（9）：115-118.
LIU Yongping，DONG Changbin，AN Jianmin，et al.Analysis of motion simulation and structure design of the reversing device of new pumping unit［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（9）：115-118.
田珍珍，彭勇，张皓坤.椭圆齿轮应用于齿条式抽油机的仿真与分析［J］.机械传动，2016，40（10）：151-153.
TIAN Zhenzhen，PENG Yong，ZHANG Haokun.Simulation and analysis of the elliptical gear used in rack type pumping unit［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（10）：151-153.
马兵.基于新型齿轮传动的抽油机运动与动力学性能分析［D］.西安：西安石油大学，2016：51-52.
MA Bing.Kinematic and dynamic analysis of pumping unit based on a new type of gear transmission［D］.Xi'an：Xi'an Shiyou University，2016：51-52.
刘永平，陈向宇，孙旋，等.抽油机用非圆行星轮系换向装置的设计与仿真［J］.机械设计与制造，2018（3）：60-63.
LIU Yongping，CHEN Xiangyu，SUN Xuan，et al.Design and simulation of non-circular planetary gear train reversing device for pumping unit［J］.Machinery Design & Manufacture，2018（3）：60-63.
庞志锋，张春林，赵自强，等.渐开线曲率分析及其在齿轮啮合分析中的应用［J］.机械传动，2011，35（3）：1-3.
PANG Zhifeng，ZHANG Chunlin，ZHAO Ziqiang，et al.Analysis of involute curvature and its application to gear mesh study［J］.Journal of Mechanical Transmission，2011，35（3）：1-3.
孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理［M］.8版.北京：高等教育出版社，2013：23-24.
SUN Heng，CHEN Zuomo，GE Wenjie.Mechanical principle［M］.8th ed.Beijing：Higher Education Press，2013：23-24.
任涛，孙文.净扭矩呈小波动形态的新型抽油机动力学研究［J］.石油机械，2012，40（5）：61-65.
REN Tao，SUN Wen.Dynamic research on a new pumping unit with small fluctuating net torque［J］.China Petroleum Machinery，2012，40（5）：61-65.
全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.游梁式抽油机：SY/T5044-2003［S］.北京：石油工业出版社，2003：4-5.
National Technical Committee for Standardization of Petroleum Drilling Equipment and Tools.Beam pumping unit：SY/T5044-2003［S］.Beijing：Petroleum Industry Press，2003：4-5.
成大先.机械设计手册：常用设计资料（单行本）［M］.北京：化学工业出版社，2004：6-7.
CHENG Daxian.Mechanical design manual：common design data （Single volume）［M］.Beijing：Chemical Industry Press，2004：6-7.
李增刚.ADAMS入门详解与实例［M］.北京：国防工业出版社，2006：40-41.
LI Zenggang.Introduction of adams and examples［M］.Beijing：National Defense Industry Press，2006：40-41.
顾江华，高建和，柳青松，等.基于ADAMS少齿数齿轮啮合力的仿真［J］.机械制造与自动化，2012，41（3）：97-98.
GU Jianghua，GAO Jianhe，LIU Qingsong，et al.Dynamic simulation of meshing force in less gear meshing process based on ADAMS［J］.Machine Building & Automation，2012，41（3）：97-98.
翟聪，杨顺成，肖炘.基于ADAMS的抽油机用新型少齿差减速器动力学仿真分析［J］.机械传动，2017，41（2）：181-185.
ZHAI Cong，YANG Shuncheng，XIAO Xin.Dynamics simulation analysis of a new-type of planetary reducer with few teeth difference used by pumping unit based on ADAMS［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（2）：181-185.
雷娜，常玉连，边城，等.齿轮齿条钻机起升系统啮合特性分析［J］.机械传动，2015，39（11）：106-109.
LEI Na，CHANG Yulian，BIAN Cheng，et al.Meshing characteristic analysis of the gear rack drilling rig hoisting system［J］.Journal of Mechanical Transmission，2015，39（11）：106-109.
曹忠亮，郭登科，徐志宇，等.一种新型无游梁抽油机的设计与分析［J］.机床与液压，2019，47（11）：57-60.
CAO Zhongliang，GUO Dengke，XU Zhiyu，et al.A novel non-beam pumping unit design and analysis［J］.Machine Tool & Hydraulics，2019，47（11）：57-60.
雷先德.抽油机低冲次技术在头台低渗透油田的探讨与应用［J］.化学工程与装备，2013（11）：93-95.
LEI Xiande.Discussion and application of pumping unit low stroke technology in toutai low permeability oil field［J］.Chemical Engineering & Equipment，2013（11）：93-95.
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