新型节能抽油机主要承载构件应力测试.docx
新型节能抽油机主要承载构件应力测试悬挂偏置游梁抽油机是一种节能新型抽油机，整机构造尤如一架天平，其运动部件与常规机基本一样，但在平衡方式上采用游梁平衡方式，去掉了曲柄平衡块，增加了悬挂及偏置平衡块，在游梁上装有前后驴头，悬点负荷变化与平衡力距的变化规律趋于一致。同时，减速箱净扭矩减小，具有较好的节电效果。采用前置横梁及连杆，双排*轴承座，冲程增大，四连杆机构设计合理，运行安全可靠。动态平衡率高，调节参数方便，易于操作维护。抽油机能否安全可靠运行，在很大程度上取决于承载构件的构造设计及强度裕度。利用电阻应变测量技术对该型抽油机游梁、连杆等主要承载构件在不同载荷及工况下开展静、动态应力测试研究，为进一步优化设计提供依据。应力测试方案选取新型悬挂偏置游梁抽油机作为测试样机，在3种不同载荷下，采用应变仪开展动、静态应力测试。并对减速器输出轴扭矩与常规抽油机开展比照测试。动静态应力测试点选取根据受力分析，应变片选取在游梁、连杆的大应力处。将各种电阻应变片按一定方向粘贴在构造表面，接成测量电桥，采用JHDJ动静态应变仪开展数据采集，将应变片测出的构件表面某点应变换算后得到应力值，不同应力状态采用不同的换算关系。应力测试加载方案为研究该机应力与载荷的关系，试验中分3次加载。加载前驴头自重608kg,负载2100kg；后驴头自重1860kg,后驴头平衡块重2080kgo静应力测试第一次加载，前驴头加载2100kg；第2次加载，后驴头加载2700kg；第3次加载,前驴头加载3500kg,后驴头加载728kgo动应力测试对于工况1,前驴头加载5600kg,后驴头加载3428kg,冲次9minT,次程3m；对于工况2,前驴头加载3840kg,后驴头加载3092kg,冲次6min-1,次程3m；工况3,前驴头加载5600kg,后驴头加载3428kg,冲次4mi-l,次程3mo试验数据分析游梁游梁理论计算采用ASP91分析程序对危险工况开展有限元计算，边界条件处理以*轴承座为固定较支，以横梁轴承支座为可动较支，可得到模型非常直观清晰的全场应力分析情况，比较二者结果可知，计算与实测工况相当吻合。游梁大应力发生在上翼板中部，大静应力为47MPa（工况1）,游梁动应力大仅为IOMPa（发生在工况l,9minT时），强度足够，计算所得全场应力分布图也是准确的。连杆由2根连杆各测点静测数值增量及计算值可计算出2根连杆在3次加载条件下所引起的总平均应变值及每吨载荷引起的平均应变值。3次加载实测结果与理论计算误差分别为18.7%.-4.9%,39%o从第一次和第二次加载每吨载荷分别引起的应变值，即可得到总载荷作用下2根连杆的总应变数值。实测连杆总压力P=44.766KN；连杆上平均应力。A=EE=6.86MPao可见，当抽油机两边载荷平衡时，连杆上的静应力很小。由各测点应变量及应力可看出，大动应力发生在连杆及轴承座部位，当采用大负荷冲次9min-l时，连杆测点应力幅峰值到达许用应力的1/8,但静应力较小，不致于影响连杆强度，但对连杆两端的联接部位，应注意应力集中对其使用寿命的影响。当采用6min-l时，连杆动应力幅度大幅降低，平均不仅为前者的23%,而事实上，抽油机在生产中基本上都采用中低冲次。因此，该抽油机连杆的设计是合理的。扭矩测试为检测该型机减速箱输出扭矩特性,在3种典型工况中，对其减速箱输出轴扭矩及常规游梁抽油机开展比照测试，冲程调为3m,冲次及悬点挂重完全一样。测试采用在减速器输出轴两侧布置2组±45°扭矩应变片，测量时，组成全桥。工况1,冲次9min-h悬点挂重7.ll*103kg,冲程3m（悬点动载9.3*103kg）;工况2,冲次6min-l,悬点挂重5.35*103kg,冲程3m（悬点动载6.l*103kg）;工况3,冲次4min-l、悬点挂重5.35*103kg、冲程3m（悬点动载6.l*103kg）0由不同工况下减速箱输出轴扭矩数据可知，新型机所使用37KN*m减速箱在工况2、3时，正负扭矩峰值与常规型53KN*m减速箱相比，在低冲次时，减速箱输出轴正扭矩峰值比常规抽油机低73%,负扭矩峰值比常规抽油机低80%o总结对该井新旧机型开展了安装前后及使用过程中跟踪比照测试，取得了较为完整和可信的数据，与常规抽油机比照台架试验节电率达17%-42%,现场试验在使用节能电机根底上节电率达15%（而常规机本身为节能机型，所配电机为节能双速电机）。主要承载构件如游梁、连杆各点应力与理论计算结果吻合,均能满足设计要求，技术条件选择恰当，应力分布合理。减速箱输出扭矩小，平衡性能优于曲柄平衡抽油机，节能机理合理有效。该型抽油机机构设计合理，综合性能有一定优势,有一定市场潜力。抽油机运行安全可靠，节能效果好。由于天气等原因，少数测点数据不太准确，且理论值与实测值之间有一定的误差，但误差仍在工程允许范围内，测试方法正确可行，结论可靠。
