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考虑摩擦的游梁式抽油机动力学分析

康锋  
【摘要】: 游梁式抽油机具有机构简单、可靠性高等优点,因而在油田得到了广泛应用。对游梁式抽油机的运动学和动力学性能进行深入研究,充分认识其工作性能,是挖掘现役设备潜能,提高其工作效能的一项重要措施。本文根据游梁式抽油机悬点载荷的特性,在计入摩擦的条件下,求解到了曲柄的稳态运动规律。然后又对游梁式抽油机进行了计及摩擦的动力学分析,求解到了各转动副反力和作用在曲柄上的驱动力矩的精确解。论文的主要内容有: 对游梁式抽油机进行了运动学分析,得到了一个运动周期内抽油机各个部件的位移、速度和加速度随曲柄转角的变化规律。 按照能量相等和功率相等的原则,建立了游梁式抽油机计及摩擦的等效力学模型。进而建立了考虑摩擦的游梁式抽油机的运动方程,通过迭代的方法求解上述方程,得到了曲柄接近真实运动的稳态运动规律。 根据质点系达朗伯原理,在考虑转动副摩擦的情况下,建立了游梁式抽油机比较精确的动力学模型,得到了抽油机系统的动力学方程。提出采用部分组合平衡方程式的方法,求解各转动副反力和驱动力矩,简化了计算。 分析、比较了库仑摩擦模型、库仑+双曲正切摩擦模型和指数+双曲正切摩擦模型的特点,计算出了上述3种摩擦模型所对应的机械效率,为深入分析游梁式抽油机的性能提供了依据和参考。


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