CN105221116B - 一种曲柄平衡自动调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种曲柄平衡自动调节装置，它主要由端面齿轮、曲柄轴、支撑座、竖齿轮、丝杆、曲柄、导轨、平衡块、螺母连杆、箱体、滑移装置、固定轴、电气自动控制装置、轴1、U型装置、轴2、小齿轮、大齿轮组成。所述平衡块安装在曲柄的导轨上，丝杠通过两个支撑座安装在曲柄的外侧面上；丝杠通过螺母连杆配合传动，连杆的两端分别与两个平衡块刚性连接；在丝杠靠近曲柄轴的一端安装有竖齿轮，竖齿轮与安装在轴1上的空套端面齿轮啮合；轴1通过螺栓与曲柄轴连接，这样曲柄轴的转动可以传递到轴1上；当功率检测元件检测到抽油机不平衡时，通过电气自动控制装置，从而使滑移装置右移或左移，这样轴1的转动通过花键连接、齿轮传动、丝杠传动转化成平衡块在曲柄上的直线移动。本发明曲柄平衡自动调节消耗的时间短，效率高，结构简单，易实现。

Description

一种曲柄平衡自动调节装置
技术领域
本发明涉及一种曲柄平衡自动调节装置，属于石油采油机械领域。
背景技术
在油田的日常生产过程中，衡量游梁式抽油机能耗和寿命的一个重要指标是抽油机的平衡状态，而抽油机在一个工作循环内载荷是不均匀的。
从悬点载荷的变化规律，即示功图可以看出：游梁式抽油机在整个工作循环内载荷是不均匀的。对静载荷来说，上冲程时，驴头悬点需提起抽油杆和油柱，这时电动机要付出很大的能量；到下冲程时，抽油杆依靠自重就可以下落，不但不需要电动机付出能量，反而对电动机做功，使电动机处于发电机运行状态。因此，电动机在上、下冲程中的载荷是非常不均匀的，而悬点运动速度和加速度的变化又加剧了这种不均匀性，载荷的不均匀性严重地影响了四连杆机构、减速器和电动机的寿命，也恶化了抽油杆的工作条件，使抽油杆断裂次数显著增加，所以，在游梁式抽油机—抽油泵装置中必须合理地解决平衡问题，尽可能消除负功，使电动机、减速箱的载荷均匀变化。抽油机在工作过程中或多或少会处在不平衡的状态下运行对于已无法通过自身平衡配置来进行调节的抽油机，则会通过在抽油机上安装平衡调节装置的方式来调节平衡。
在现有的抽油机平衡调节中，大多都是人工手动调节，在调节之前需要让抽油机停止工作，整个过程消耗的时间长，人工强度低，效率低，会减少抽油机的产量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种曲柄平衡自动调节装置，实现通过在曲柄上安装平衡调节装置的方式来调节平衡抽油机。
本发明采用的技术方案是：
本发明一种曲柄平衡自动调节装置，主要由端面齿轮、曲柄轴、支撑座、竖齿轮、丝杆、曲柄、导轨、平衡块、螺母连杆、箱体、滑移装置、固定轴、电气自动控制装置、轴1、U型装置、轴2、小齿轮、大齿轮组成。在曲柄上安装的平衡块可以随着丝杠的转动而在曲柄上直线移动，从而改变平衡块在曲柄上的位置使抽油机重新到达平衡状态。
所述平衡块安装在曲柄的导轨上，丝杠通过两个支撑座安装在曲柄的外侧面上，丝杠通过螺母连杆配合传动；连杆的两端分别与两个平衡块刚性连接，在丝杠靠近曲柄轴的一端安装有竖齿轮，竖齿轮与安装在轴1上的空套端面齿轮啮合；轴1通过螺栓与曲柄轴连接，这样曲柄轴的转动可以传递到轴1上；在轴1上设置有外花键与滑移装置的内花键配合连接；在轴1上安装有U型装置，U型装置设置有内花键与滑移装置上的外花键配合连接，U型装置设置有齿轮与小齿轮啮合，小齿轮和大齿轮安装在同一个轴2上，且大齿轮与小齿轮的半径比为2:1；大齿轮与端面齿轮的右端齿轮啮合，固定轴设置有外花键与滑移装置的内花键配合连接；当功率检测元件检测到抽油机不平衡时，通过电气自动控制装置，从而使滑移装置右移或左移，这样轴1的转动通过轴1上的花键、滑移装置上的花键、U型装置上的花键、U型装置上的齿轮、小齿轮、大齿轮、端面齿轮上的齿轮、竖齿轮、丝杠转化成平衡块在曲柄上的直线移动；当平衡块移动到相应的位置时，端面齿轮退出啮合，从而抽油机可以重新达到平衡状态，起到自动调节平衡的目的。
电气自动控制装置的实现过程是，通过功率检测装置可以直接测出抽油机在上、下冲程过程中的功率P上、P下，将检测到的功率信号传输到中央处理器从而计算出此时抽油机的平衡率P上/P下，当平衡率P上/P下不属于80%—100%这个范围时，表明此时抽油机处在不平衡的状态；这时，电气自动控制装置会根据计算出的平衡率来确定出平衡块需要移动的距离和方向以及滑移装置左移或者右移，同时使断面齿轮向左移动与齿轮啮合。当滑移装置处于右端时，它与固定轴连接，这样滑移装置、U型装置、小齿轮、轴2、大齿轮、断面齿轮都固定不转动，由于曲柄的转动带动齿轮转动，这样端面齿轮固定不动，也可以使丝杠转动，从而平衡块移动到相应位置使抽油机达到平衡后，端面齿轮退出啮合；当需要平衡块向相反方向移动时，滑移装置向左移动，这时通过滑移装置、U型装置、小齿轮、轴2、大齿轮可以将轴1的转动传递给端面齿轮，由于大齿轮与小齿轮的直径比为2:1，使得断面齿轮的转动速度是齿轮的2倍，这样可以让丝杠向相反方向转动，从而平衡块移动到相应位置，抽油机达到平衡状态后，断面齿轮退出啮合，滑移装置移动到右边。
这样整个过程就可以实现游梁式抽油机曲柄平衡自动调节，可以在不停机的情况下调节，且不需要人工手动去调节，整个过程消耗的时间少，效率较高。
本发明具有如下优点：1、整个曲柄平衡自动调节消耗的时间短，效率高，不需要人工操作，抽油机不需要停机调节平衡，使抽油机的生产效率提高了，产量增加；2、整个装置不需要提供额外的电机提供能量，直接利用曲柄轴的转动，可以实现丝杠带动平衡块的移动，从而使抽油机达到平衡；整个结构简单，易实现，降低能源消耗。
附图说明
图1为本发明一种曲柄平衡自动调节装置的曲柄平衡调节结构示意图；
图2为图1中的A向视图。
图中：1.端面齿轮、2.曲柄轴、3.支撑座、4.竖齿轮、5.丝杆、6.曲柄、7导轨、8.平衡块、9.螺母连杆、10.箱体、11.滑移装置、12.固定轴、13.电气自动控制装置、14.轴1、15.U型装置、16.轴2、17.小齿轮、18.大齿轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1图2所示，本发明一种曲柄平衡自动调节装置，主要由端面齿轮（1）、曲柄轴（2）、支撑座（3）、竖齿轮（4）、丝杆（5）、曲柄（6）、导轨（7）、平衡块（8）、螺母连杆（9）、箱体（10）、滑移装置（11）、固定轴（12）、电气自动控制装置（13）、轴1（14）、U型装置（15）、轴2（16）、小齿轮（17）、大齿轮（18）组成。在曲柄（6）上安装的平衡块（8）可以随着丝杠（5）的转动而在曲柄（6）上移动，从而改变平衡块（8）在曲柄（6）上的位置使抽油机到达平衡状态。
所述平衡块（8）安装在曲柄（6）的导轨（7）上，丝杠（5）通过两个支撑座安装在曲柄（6）的外侧面上，丝杠（5）通过螺母连杆（9）配合传动；连杆的两端分别与两个平衡块（8）刚性连接，在丝杠（5）靠近曲柄轴的一端安装有竖齿轮（4），竖齿轮（4）与安装在轴1（14）上的空套端面齿轮（1）啮合；轴1（14）通过螺栓与曲柄轴（2）连接，这样曲柄轴（2）的转动可以传递到轴1（14）上；在轴1（14）上设置有外花键与滑移装置（11）的内花键配合连接；在轴1（14）上安装有U型装置（15），U型装置（15）设置有内花键与滑移装置（11）上的外花键配合连接，U型装置（15）设置有齿轮与小齿轮（17）啮合，小齿轮(17)和大齿轮(18)安装在同一个轴2(16)上，且大齿轮（18）与小齿轮（17）的半径比为2:1，大齿轮(18)与端面齿轮(1)上的齿轮啮合，固定轴（12）设置有外花键与滑移装置（11）的内花键配合连接；当功率检测元件检测到抽油机不平衡时，通过电气自动控制装置（13），从而使滑移装置（11）右移或左移，这样轴1（14）的转动通过轴1（14）上的花键、滑移装置（11）上的花键、U型装置（15）上的花键、U型装置（15）上的齿轮、小齿轮（17）、大齿轮（18）、端面齿轮（1）上的齿轮、竖齿轮（4）、丝杠（5）转化成平衡块(8)在曲柄(6)上的直线移动；当平衡块（8）移动到相应的位置时，端面齿轮（1）退出啮合，从而抽油机可以重新达到平衡状态，起到自动调节平衡的目的。
电气自动控制装置（13）的实现过程是：通过功率检测装置可以直接测出抽油机在上、下冲程过程中的功率P上、P下，将检测到的功率信号传输到中央处理器从而计算出此时抽油机的平衡率P上/P下，当平衡率P上/P下不属于80%—100%这个范围时，表明此时抽油机处在不平衡的状态；这时，电气自动控制装置（13）会根据计算出的平衡率来确定出平衡块（8）需要移动的距离和方向以及滑移装置（11）的移动，同时使断面齿轮（1）向左移动与竖齿轮（4）啮合。当滑移装置（11）处于右端时，它与固定轴（12）连接，这样滑移装置（11）、U型装置（15）、小齿轮（17）、轴2（16）、大齿轮（18）、断面齿轮（1）都固定不转动，由于曲柄的转动带动竖齿轮（4）转动，这样端面齿轮1固定不动，也可以使丝杠转动，从而平衡块移动到相应位置使抽油机达到平衡后，端面齿轮（1）退出啮合；当需要平衡块（8）向相反方向移动时，滑移装置（11）向左移动，这时通过滑移装置（11）、U型装置（15）、小齿轮（17）、轴2（16）、大齿轮（18）可以将轴1（14）的转动传递给端面齿轮（1），由于大齿轮（18）与小齿轮（17）的直径比为2:1，使得断面齿轮（1）的转动速度是竖齿轮（4）的2倍，这样可以让丝杠向相反方向转动，从而平衡块移动到相应位置，抽油机达到平衡状态后，断面齿轮（1）退出啮合，滑移装置（11）移动到右边。
这样整个过程就可以实现游梁式抽油机曲柄平衡自动调节，不需要人工手动去调节，并且整个过程消耗的时间少，效率较高。

Claims (2)

1.一种曲柄平衡自动调节装置，主要由端面齿轮（1）、曲柄轴(2)、支撑座(3)、竖齿轮(4)、丝杆(5)、曲柄(6)、导轨(7)、平衡块(8)、螺母连杆(9)、箱体(10)、滑移装置(11)、固定轴(12)、电气自动控制装置（13）、轴1(14)、U型装置(15)、轴2（16）、小齿轮（17）、大齿轮（18）组成，其特征在于：所述平衡块(8)安装在曲柄（6）的导轨（7）上，丝杠（5）通过两个支撑座（3）安装在曲柄（6）的外侧面上，丝杠（5）通过螺母连杆（9）配合传动；连杆的两端分别与两个平衡块（8）刚性连接；在丝杠（5）靠近曲柄轴的一端安装有竖齿轮（4），竖齿轮（4）与安装在轴1（14）上的空套端面齿轮（1）啮合；轴1（14）通过螺栓与曲柄轴（2）连接，这样曲柄轴（2）的转动可以传递到轴1（14）上；在轴1（14）上设置有外花键与滑移装置（11）的内花键配合连接；在轴1（14）上安装有U型装置（15），U型装置（15）设置有内花键与滑移装置（11）上的外花键配合连接，U型装置（15）上设置有齿轮与小齿轮（17）啮合；小齿轮（17）和大齿轮（18）安装在同一个轴2（16）上，且大齿轮（18）与小齿轮（17）的半径比为2:1；大齿轮（18）与端面齿轮（1）上的齿轮啮合，固定轴（12）设置有外花键与滑移装置（11）的内花键配合连接；当功率检测元件检测到抽油机不平衡时，通过电气自动控制装置(13)，从而使滑移装置(11)右移或左移，这样轴1（14）的转动通过轴1（14）上的花键、滑移装置（11）上的花键、U型装置（15）上的花键、U型装置（15）上的齿轮、小齿轮（17）、大齿轮（18）、端面齿轮（1）上的齿轮、竖齿轮（4）、丝杠（5）转化成平衡块(8)在曲柄(6)上的直线移动；当平衡块(8)移动到相应的位置时，端面齿轮（1）退出啮合，从而抽油机可以重新达到平衡状态，起到自动调节平衡的目的。
2.根据权利要求1所述的一种曲柄平衡自动调节装置，其特征在于，电气自动控制装置(13)的实现过程是，通过功率检测装置可以直接测出抽油机在上、下冲程过程中的功率P上、P下，将检测到的功率信号传输到中央处理器从而计算出此时抽油机的平衡率P上/P下，当平衡率P上/P下不属于80%—100%这个范围时，表明此时抽油机处在不平衡的状态；这时，电气自动控制装置(13)会根据计算出的平衡率来确定出平衡块(8)需要移动的距离和方向以及滑移装置（11）左移还是右移。
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