CN102996747A - 一种游梁式抽油机链传动换向装置及换向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种游梁式抽油机链传动换向装置及换向方法。其技术方案是：主传动齿轮安装在减速箱输出轴上，从动齿轮通过从动齿轮轴、从动齿轮轴承座、从动齿轮固定支架安装在主动齿轮的正上方，从动齿轮轴承座在从动齿轮轴的正中间，从动齿轮固定支架一部分固定在支架上，一部分固定在底座上，主传动齿轮与从动齿轮通过传动链连接，传动链上设有特殊链节，特殊链节固定装置上的固定螺栓将特殊链节与连杆连接在一起。有益效果是：安装链传动换向装置的游梁式抽油机与同种型号的游梁式抽油机相比，装机功率减小，节能效果显著；链传动换向装置的传动比大于1，最大可以达到4~7，与常规游梁式抽油机相比更容易实现低冲次。

Description

一种游梁式抽油机链传动换向装置及换向方法

技术领域

本发明涉及一种抽油机换向装置，特别涉及一种游梁式抽油机链传动换向装置及换向方法。

背景技术

    游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。 工作时，电动机的传动经减速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下深井泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。其特点是：游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大；减速箱采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承载能力强，使用寿命长；驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一；刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、安全可靠； 底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一；整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便。游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化一致，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。异形游梁式系列抽油机包括双驴头抽油机、弯游梁抽油机和对常规游梁抽油机节能改造的机型等机型。异形游梁式抽油机是以常规抽油机为基础模式而研制出的新机型，它采用变径圆弧状的游梁后臂，游梁与横梁之间采用柔性件连接结构，在主要结构上具有常规游梁式抽油机简单，牢靠，耐用等特点，在性能上易于实现长冲程，并且具有突出的节能特点。常用的游梁式抽油的平衡方式：游梁平衡：在游梁的尾部装设一定重量的平衡板，这是一种简单的平衡方式，适用于3吨以下的轻型抽油机；曲柄平衡：这是一种在油田上常用的平衡方式，是将平衡块装在曲柄上，适用于重型抽油机，这种平衡方式减少了游梁平衡引起的抽油机摆动，调整比较方便，但是，曲柄上有很大的负荷和离心力；复合平衡：在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。特点：小范围调整时，可以调整游梁平衡：大范围调整时，则调整曲柄平衡。这种平衡方式适用于中深井；气动平衡：利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的，可用于10吨以上重型抽油机。这种平衡方式减少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求高，加工复杂。

通过对普通游梁式抽油机的调查以及对现有各种游梁式抽油机的综合比较及分析发现普通游梁式抽油机自身存在一些缺点：游梁式抽油机的游梁—连杆—曲柄换向机构的连接是刚性的，所以动载荷大且引起冲击导致能量损失，运动平衡性差；游梁式抽油机是惯性较大的设备，起动时采用带载直接起动方式，这样的起动方式要求起动力矩较大；游梁式抽油机在运行中传动角波动较大，无法保证各个位置的传动角接近90⁰，故曲柄受力大且不均匀，造成悬点的扭矩大，峰值波动剧烈；从装机功率来说，游梁式抽油机由于扭矩峰值大，为了保证抽油机的正常运转，且具有足够的过载能力，势必要选择较大功率的电机及大扭矩的减速器。这种大电机，大峰值电流的配套方案必然导致电机自身损耗和电路损耗的增大，电机负荷极不匹配，这也就是俗称的“大马拉小车”现象，这使得电机在运行过程中，大多数情况下，都处于轻载状态，负荷率很低，电动机的运行效率和功率因数也很低，不仅能量消耗大，且造成电网供电质量变坏；游梁式抽油机的换向机构的传动比是1，很难实现低冲次。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，克服现有游梁式抽油机存在的缺点，综合他们的优点，对现有的游梁式抽油机的换向机构进行进一步优化设计，提供一种游梁式抽油机链传动换向装置及换向方法，使游梁式抽油机具备动载荷小、运动性能好、重量小、生产成本小、结构简单安装方便、易实现低冲次、节能的特点，进而解决游梁式抽油机存在的缺点和不足。

一种游梁式抽油机链传动换向装置，包括主传动齿轮，从动齿轮，传动链，连杆，特殊链节，特殊链节固定装置，从动齿轮轴承座，从动齿轮轴，所述的主传动齿轮安装在减速箱输出轴上，从动齿轮通过从动齿轮轴、从动齿轮轴承座、从动齿轮固定支架安装在主动齿轮的正上方，从动齿轮轴承座在从动齿轮轴的正中间，从动齿轮固定支架一部分固定在支架上，一部分固定在底座上，主传动齿轮与从动齿轮通过传动链连接，传动链上设有特殊链节，特殊链节固定装置上的固定螺栓将特殊链节与连杆连接在一起。

其中，两个主传动齿轮对称安装在减速箱的输出轴上。

传动链上特殊链节与连杆的连接是通过特殊链节固定装置上的固定螺栓将两者连接在一起的。

两个从动齿轮对称安装从动齿轮轴承座的两边，从动齿轮轴承座通过从动齿轮固定支架固定在支架和底座上。

连杆水平方向运行的有效距离为主传动齿轮的直径长度，连杆竖直方向运行的有效距离为主传动齿轮的直径长度加上主传动齿轮中心到从动齿轮中心的距离。

另外，一种游梁式抽油机链传动换向装置的换向方法，由以下方法实现：

电动机的转动经带、减速箱减速后带动主动齿轮转动，主传动齿轮转动带动传动链和从动齿轮转动，在传动链的特殊链节处，由于特殊链节固定装置将连杆和传动链连接在一起，连杆随特殊链节的运动轨迹运动，特殊链节的运动轨迹就是传动链在链轮上的运动轨迹，当连杆运动到主传动齿轮的最下端时，驴头运动到上冲程的上死点处，当连杆随着传动链运动绕过主传动齿轮的最下端继续向上运动时，驴头向下运动，当连杆随着传动链运动到从动齿轮最上端时，驴头运动到下冲程的下死点，当连杆随着传动链运动绕过从动齿轮的最上端继续向下运动时，驴头向上运动，当连杆再次运动到主传动齿轮的最下端时，驴头再次运动到上冲程的上死点处，连杆绕传动链运行一周，驴头由上死点到下死点再到上死点，完成一个冲次，这样链传动换向装置就带动抽油机完成了换向工作。

本发明的有益效果是：克服了现有游梁式抽油机换向机构设计上的不合理，由链传动换装置代替原来的连杆—曲柄换向机构，链传动换向装置的连接是柔性连接，具有冲击小，能量损失小，运动平衡性较好的优点。链传动换向装置没有曲柄和曲柄平衡重装置，所以在主动齿轮转动时负载较小且不会产生离心力。安装链传动换向装置的游梁式抽油机惯性相对较小，启动力矩较小，在运行中传动角波动较小，连杆受力较均匀，悬点扭矩波动较平稳，易于进行游梁平衡。链传动换向装置中的从动齿轮固定装置的支架一部分固定在底座上，让底座承受一部分水平受力，直接降低了游梁式抽油机支架的水平受力，提高了支架的使用寿命。链传动换向装置采用柔性件链传动，没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，减少了轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。链传动的制造和安装精度要求较低，链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大。安装链传动换向装置的游梁式抽油机与同种型号的游梁式抽油机相比，装机功率减小，节能效果显著。链传动换向装置的传动比大于1，最大可以达到4~7，与常规游梁式抽油机相比更容易实现低冲次。

附图说明

附图1是本发明的链传动换向装置的主视图；

附图2是本发明安装在游梁式抽油机上的结构图；

附图3是本发明安装在游梁式抽油机上的结构简图；

附图4是普通游梁式抽油机的结构简图；

附图5是特殊链节主视图；

附图6是特殊链节侧视图；

附图7是特殊链节固定装置的结构主视图；

附图8是特殊链节固定装置的结构侧视图；

附图9是从动齿轮轴承座主视图；

附图10是从动齿轮轴承座侧视图；

上图中：底座1、支架2、悬绳器3、驴头4、主轴承5、游梁6、横梁轴承座7、连杆8、传动链9、主传动齿轮10、刹车保险装置11、从动齿轮轴承座12、特殊链节固定装置13、减速箱14、带15、电动机16、刹车装置17、游梁平衡重18、从动齿轮19、从动齿轮固定支架20、特殊链节21、从动齿轮轴22、固定螺栓23、曲柄平衡重24。

具体实施方式

    结合附图1-3，对本发明提到的游梁式抽油机链传动换向装置作进一步的描述：

本发明的游梁式抽油机链传动换向装置：包括主传动齿轮10，从动齿轮19，传动链9，连杆8，特殊链节21，特殊链节固定装置13，从动齿轮轴承座12，从动齿轮轴22，所述的主传动齿轮10安装在减速箱14输出轴上，从动齿轮19通过从动齿轮轴22、从动齿轮轴承座12、从动齿轮固定支架20安装在主动齿轮10的正上方，从动齿轮轴承座12在从动齿轮轴22的正中间，从动齿轮固定支架20一部分固定在支架2上，一部分固定在底座1上，主传动齿轮10与从动齿轮19通过传动链9连接，传动链9上设有特殊链节21，特殊链节固定装置13上的固定螺栓23将特殊链节21与连杆8连接在一起。

其中，两个主传动齿轮10对称安装在减速箱14的输出轴上。

参照附图5-8：传动链9上特殊链节21与连杆8的连接是通过特殊链节固定装置13上的固定螺栓23将两者连接在一起的。

两个从动齿轮19对称安装从动齿轮轴承座12的两边，从动齿轮轴承座12通过从动齿轮固定支架20固定在支架2和底座1上。

连杆8水平方向运行的有效距离为主传动齿轮10的直径长度，连杆8竖直方向运行的有效距离为主传动齿轮10的直径长度加上主传动齿轮10中心到从动齿轮19中心的距离。

经过详细的受力分析之后，为了避免抽油机支架因受水平力过大而产生变形或断裂，把链传动换向装置中的从动齿轮固定支架一部分固定在底座上，让底座承受一部分水平受力，从而直接降低抽油机支架的水平受力。

应用于游梁式抽油机，其结构主要由底座1、支架2、悬绳器3、驴头4、主轴承5、游梁6、横梁轴承座7、连杆8、传动链9、主传动齿轮10、刹车保险装置11、从动齿轮轴承座12、特殊链节固定装置13、减速箱14、带15、电动机16、刹车装置17、游梁平衡重18、从动齿轮19、从动齿轮固定支架20、特殊链节21、从动齿轮轴22、固定螺栓23组成，保持原有抽油机的主要结构，将链传动换向装置代替原来的曲柄—连杆换向装置。

参阅附图1和附图2。链传动换向装置的换向方法与换向过程如下：

电动机16的转动经带15、减速箱14减速后带动主动齿轮10转动，主传动齿轮10转动带动传动链9和从动齿轮19转动，在传动链9的特殊链节21处，由于特殊链节固定装置13将连杆8和传动链9连接在一起，连杆8随特殊链节21的运动轨迹运动，特殊链节21的运动轨迹就是传动链9在链轮上的运动轨迹，当连杆8运动到主传动齿轮10的最下端时，驴头4运动到上冲程的上死点处，当连杆8随着传动链9运动绕过主传动齿轮10的最下端继续向上运动时，驴头4向下运动，当连杆8随着传动链9运动到从动齿轮19最上端时，驴头4运动到下冲程的下死点，当连杆8随着传动链9运动绕过从动齿轮19的最上端继续向下运动时，驴头4向上运动，当连杆8再次运动到主传动齿轮10的最下端时，驴头4再次运动到上冲程的上死点处，连杆8绕传动链9运行一周，驴头4由上死点到下死点再到上死点，完成一个冲次，这样链传动换向装置就带动抽油机完成了换向工作。

本发明克服了现有游梁式抽油机换向机构设计上的不合理，由链传动换装置代替原来的连杆—曲柄换向机构，链传动换向装置的连接是柔性连接，具有冲击小，能量损失小，运动平衡性较好的优点。链传动换向装置没有曲柄和曲柄平衡重装置，所以在主动齿轮转动时负载较小且不会产生离心力。安装链传动换向装置的游梁式抽油机惯性相对较小，启动力矩较小，在运行中传动角波动较小，连杆受力较均匀，悬点扭矩波动较平稳，易于进行游梁平衡。链传动换向装置中的从动齿轮固定装置的支架一部分固定在底座上，让底座承受一部分水平受力，直接降低了游梁式抽油机支架的水平受力，提高了支架的使用寿命。链传动换向装置采用柔性件链传动，没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，减少了轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。链传动的制造和安装精度要求较低，链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大。

Claims (6)

1.一种游梁式抽油机链传动换向装置，其特征是：包括主传动齿轮（10），从动齿轮（19），传动链（9），连杆（8），特殊链节（21），特殊链节固定装置（13），从动齿轮轴承座（12），从动齿轮轴（22），所述的主传动齿轮（10）安装在减速箱（14）输出轴上，从动齿轮（19）通过从动齿轮轴（22）、从动齿轮轴承座（12）、从动齿轮固定支架（20）安装在主动齿轮（10）的正上方，从动齿轮轴承座（12）在从动齿轮轴（22）的正中间，从动齿轮固定支架（20）一部分固定在支架（2）上，一部分固定在底座（1）上，主传动齿轮（10）与从动齿轮（19）通过传动链（9）连接，传动链（9）上设有特殊链节（21），特殊链节固定装置（13）上的固定螺栓（23）将特殊链节（21）与连杆（8）连接在一起。

2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机链传动换向装置，其特征是：两个主传动齿轮（10）对称安装在减速箱（14）的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的游梁式抽油机链传动换向装置，其特征是：传动链（9）上特殊链节（21）与连杆（8）的连接是通过特殊链节固定装置（13）上的固定螺栓（23）将两者连接在一起的。

4.根据权利要求1所述的游梁式抽油机链传动换向装置，其特征是：两个从动齿轮（19）对称安装从动齿轮轴承座（12）的两边，从动齿轮轴承座（12）通过从动齿轮固定支架（20）固定在支架（2）和底座（1）上。

5.根据权利要求1所述的游梁式抽油机链传动换向装置，其特征是：连杆（8）水平方向运行的有效距离为主传动齿轮（10）的直径长度，连杆（8）竖直方向运行的有效距离为主传动齿轮（10）的直径长度加上主传动齿轮（10）中心到从动齿轮（19）中心的距离。

6.一种如权利要求1所述的游梁式抽油机链传动换向装置的换向方法，其特征是由以下方法实现：

电动机（16）的转动经带（15）、减速箱（14）减速后带动主动齿轮（10）转动，主传动齿轮（10）转动带动传动链（9）和从动齿轮（19）转动，在传动链（9）的特殊链节（21）处，由于特殊链节固定装置（13）将连杆（8）和传动链（9）连接在一起，连杆（8）随特殊链节（21）的运动轨迹运动，特殊链节（21）的运动轨迹就是传动链（9）在链轮上的运动轨迹，当连杆（8）运动到主传动齿轮（10）的最下端时，驴头（4）运动到上冲程的上死点处，当连杆（8）随着传动链（9）运动绕过主传动齿轮（10）的最下端继续向上运动时，驴头（4）向下运动，当连杆（8）随着传动链（9）运动到从动齿轮（19）最上端时，驴头（4）运动到下冲程的下死点，当连杆（8）随着传动链（9）运动绕过从动齿轮（19）的最上端继续向下运动时，驴头（4）向上运动，当连杆（8）再次运动到主传动齿轮（10）的最下端时，驴头（4）再次运动到上冲程的上死点处，连杆（8）绕传动链（9）运行一周，驴头（4）由上死点到下死点再到上死点，完成一个冲次，这样链传动换向装置就带动抽油机完成了换向工作。

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