CN2725522Y - 自变速节能抽油机 - Google Patents

Abstract

自变速节能抽油机是在减速箱中的输出齿轮上增加一对由准圆偏心齿轮和节曲线齿轮构成的传动轮，使减速箱成为减速和变速机构，与抽油机的曲柄机构连接，使抽油杆的上冲程和下冲程的速度不同，即上冲程速度慢，增加转数比，作有用功的抽油机扭距加大，省力；而下冲程速度快，抽油机输出扭距变小，作无用功时不需扭距大；由于下冲程速度变快，因而节省了总冲程时间的30％。与传统抽油机相比，一次抽油的总时间就节省了30％，也就是说，同等时间，本实用新型自变速节能抽油机可增效30％；加之抽油机尾部的合理配重，本抽油机可节省能源约50％。以8型抽油机为例，传动机构使用功率为30KW电机，本抽油机只需15KW电机就可正常运行。

Description

自变速节能抽油机

技术领域

本实用新型涉及一种抽油机，属于采油机械。

背景技术

传统的游梁式抽油机的传动系统是电机转动经减速器后通过连杆机构，使曲柄的回转运动变成抽油杆的上、下往复运动，带动抽油泵完成抽油功能。显然，这时上冲程、下冲程速度各半，所用时间相等。但上冲程需克服全部阻力因素，是作有用功，而下冲程作无用功时阻力小，所以抽油机动力不平衡，需要采用大功率的电机，才能满足上冲程时的动力需求，而在下冲程时，实际上是一种动力能源的浪费，这是石油行业中期待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自变速减速传动机构，降低电机的功率，达到节约能源，提高采油效益的自变速节能抽油机。

本实用新型自变速节能抽油机，包括传动机构中的减速箱和抽油杆，减速箱的输入轴通过皮带轮与电机转动连接；其中在减速箱的输出轴上安装一个准圆偏心齿轮，与其相互啮合的节曲线齿轮安装在减速箱体上；节曲线齿轮的周长由若干段曲线连接成以转动中心为对称的封闭的曲线组成，其节曲线方程R₂为

$R_2=A-\sqrt{r^2-e^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1}-\mathrm{eCos}{\mathrm{\φ}}_1=A-R_1$

${\mathrm{\φ}}_2={\∫}_0^{{\mathrm{\φ}}_1}\left(\frac{D}{D-\sqrt{1-{\mathrm{\ϵ}}^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1-\mathrm{\ϵCos}{\mathrm{\φ}}_1}}-1\right)d{\mathrm{\φ}}_1$

式中：A为节曲线齿轮(7)和准圆偏心齿轮(6)的转动中心R₂和R₁之和； $R_1=\sqrt{r^2-e^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1}+\mathrm{eCos}{\mathrm{\φ}}_1$ ，它是半径为r，偏心距为e的所准圆偏心齿轮的转动轨迹方程式；

D＝A/r，为相对中心距；

ε＝e/r，为偏心率；

节曲线齿轮的周长与准圆偏心齿轮的圆周长相等；节曲线齿轮的输出轴与抽油机的曲柄连杆机构转动连接。

本实用新型自变速节能抽油机，其中准圆偏心齿轮和与其相互啮合的节曲线齿轮共扼。

本实用新型自变速节能抽油机，是在减速箱中的输出齿轮上增加一对由准圆偏心齿轮和节曲线齿轮构成的传动轮，使减速箱成为减速和变速机构，与抽油机的曲柄机构连接，使抽油杆的上冲程和下冲程的速度不同，即上冲程速度慢，增加转数比，作有用功的抽油机扭距加大，省力；而下冲程速度快，抽油机输出扭距变小，作无用功时不需扭距大；由于下冲程速度变快，因而节省了总冲程时间的30％。与传统抽油机相比，一次抽油的总时间就节省了30％，也就是说，同等时间，本实用新型自变速节能抽油机可增效30％；加之抽油机尾部的合理配重(传统抽油机尾部无配重)，本抽油机可节省能源约50％。以8型抽油机为例，传动机构使用功率为30KW电机，本抽油机只需15KW电机就可正常运行。

附图说明

图1为本实用新型自变速节能抽油机结构原理示意图；

图2为图1中的自变速减速箱传动结构原理示意图；

图3为图2中节曲线齿轮和准圆偏心齿轮作用原理示意图。

具体实施方法

由图1～图2可见，本实用新型自变速节能抽油机就是将传统的抽油机中减速箱改为减速变速箱。在减速箱2的输出轴5上安装一个准圆偏心齿轮6和与其相互啮合的节曲线齿轮7；减速箱2的输入轴通过皮带轮与电机1转动连接，节曲线齿轮7的输出轴与抽油机的曲柄连杆机构3转动连接，其它部份与传统抽油机完全一样。

由图3可见，准圆偏心齿轮6为主动轮，节曲线齿轮7为被动轮，两者共扼，节曲线齿轮7的周长为绕同一转动中心对称的封闭的曲线构成，它绕准圆偏心齿轮6运行轨迹转动，节曲线齿轮7的周长与共扼准圆偏心齿轮6的圆周长相等，齿距相等。在同一转动周期内有两种转数，即输出两种速度，从而实现同一转动周期内变速，相应地使抽油机上冲程时转数慢，传动比大，转动扭距大，做有用功省力；而在抽油机下冲程时转数快，传动比小，输出扭距小。根据设计要求选定准圆偏心齿轮6的半径R和偏心距e，以及两齿轮的中心距离A，便可设计出节曲线齿轮7。(节曲线齿轮的设计详见《现代机械传动手册》第十二章“非圆齿轮传动”机械工业出版社出版  1995年)

节曲线齿轮出现至今已有七十多年，长期以来，由于其节曲线计算、齿轮副设计及制造技术复杂，一直未能得到广泛的应用。随着电子计算机和工控技术的发展，从根本上解决节曲线齿轮的设计和制造方面的困难，从而使这种性能优良的传动齿轮进入实用阶段。

Claims (2)

1、一种自变速节能抽油机，包括传动机构中的减速箱和抽油杆，减速箱的输入轴通过皮带轮与电机转动连接；其特征是在所述减速箱(2)的输出轴(5)上安装一个准圆偏心齿轮(6)，与其相互啮合的节曲线齿轮(7)安装在减速箱体上；所述节曲线齿轮(7)的周长由若干段曲线连接成以转动中心为对称的封闭的曲线组成，其节曲线方程R₂为

$R_2=A-\sqrt{r^2-e^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1}-\mathrm{eCos}{\mathrm{\φ}}_1=A-R_1$

${\mathrm{\φ}}_2={\∫}_0^{{\mathrm{\φ}}_1}(\frac{D}{D-\sqrt{1-{\mathrm{\ϵ}}^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1-\mathrm{\ϵCos}{\mathrm{\φ}}_1}}-1)d{\mathrm{\φ}}_1$

式中：A为节曲线齿轮(7)和准圆偏心齿轮(6)的转动中心R₂和R₁之和；

$R_1=\sqrt{r^2-e^2{\mathrm{Sin}}^2{\mathrm{\φ}}_1}+\mathrm{eCos}{\mathrm{\φ}}_1,$ 它是半径为r，偏心距为e的所述准圆偏心齿轮(6)的转动轨迹方程式；

D＝A/r，为相对中心距；

ε＝e/r，为偏心率；

所述节曲线齿轮(7)的周长与所述准圆偏心齿轮(6)的圆周长相等；所述节曲线齿轮(7)的输出轴与抽油机的曲柄连杆机构(3)转动连接。

2、根据权利要求1所述自变速节能抽油机，其特征是所述准圆偏心齿轮(6)和与其相互啮合的节曲线齿轮(7)共扼。

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