游梁平衡抽油机横梁连杆结构的改进.docx

游梁平衡抽油机横梁连杆结构的改进游梁平衡抽油机横梁连杆结构的改进通过对游梁平衡抽油机连杆组系结构和运动特性分析，提出了对横梁连杆总成的改进，将连杆销轴加长，采用卡瓦式连接与连杆上接头固为一体，消除了连杆销与连杆上接头、连杆销与横梁连接套在运转过程中产生的相对运动，解决了“横梁、连杆”的振动和异响问题。游梁四连杆抽油机是一种主要的有杆机械采油设备，其已经有100 多年的历史。在这 100 多年里，游梁式抽油机以结构简单、可靠性高、经久耐用、维修方便、适应性强等优点而得到不断的应用和发展。目前它仍然在机械采油设备中处于主导地位。为了满足节能降耗的要求，各种节能式抽油机不断推出，悬挂偏置平衡抽油机（即双驴头抽油机）和调径变矩抽油机是近些年出现的两种新型游梁平衡节能抽油机。由于该型抽油机因操作方便、节能效果明显等特点受到用户的好评。但因其结构特点，随着抽油机服役时间的增加，该型抽油机在使用过程中出现“横梁、连杆”抖动现象，严重影响抽油机可靠平稳工作。结构和运动特性分析结构和运动特性分析游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄、连杆和游梁后臂为三个活动杆件所构成的曲柄摆杆机构。从横梁轴承座到曲柄销之间的装置称为连杆组系，连杆组系在由驴头、游梁、支架和曲柄等连杆组系组成的抽油机四连杆组件中是最薄弱的环节。横梁是抽油机力矩传递的主要部件之一，横梁通过横梁轴承座与游梁连接，横梁两侧的耳座孔通过销轴与连杆连接。常规曲柄平衡(或复合平衡)抽油机，游梁上无平衡配重(或很少的配重)。在抽油机运转过程中，连杆始终受到较大的拉力，即使横梁上的连接套与连杆销、连杆上接头与连杆销之间存在间隙，由于单向力的作用,配合接触面将始终靠在一侧，一般不会产生冲击振动和响声。游梁平衡抽油机由于配重安装在游梁后端，直接平衡驴头上的悬点载荷。在抽油机运转过程中，连杆受到呈周期性变化的拉力和压力。通过对抽油机横梁总成组装件和横梁总成设计图样分析后发现，连杆销与连杆上接头及连杆销与横梁联接套存在两处径向间隙，连杆上接头与横梁联接套之间存在一处轴向间隙。因此，当连杆在拉力和压力相互转换时，连杆销与连杆、横梁销接处必然就会出现承载接触面的转换，造成承载接触面的磨损，随着磨损加剧，间隙逐渐增大。由于间隙的存在，在连杆往复力的作用下，就会对横梁造成冲击，抽油机在运转中即会出现周期性的振动和异响声。如图 1 所示。改造方案改造方案根据传统的横梁与连杆的连接结构分析，连杆销、连杆上接头（即连杆销孔）、横梁联接套三个相互独立。连杆销孔在长期承受交变载荷作用下，销孔内壁会出现磨损，孔径变大，从而导致连杆在上下换向时出现摆动和撞击异响声。那么，如何彻底消除连杆销与连杆、横梁联接套之间的间隙？消除连杆在上下冲程换向的过程中连杆销与连杆、横梁间的相对运动？从上述目的出发，提出横梁连杆改造思路，将连杆与连杆销轴固定为一体，便不会发生连杆与连杆销轴相对运动，不会出现横梁与连杆异响声。其改造方案为：加长连杆销轴（以八型抽油机为例，由原来的210mm 加长为 310mm）；连杆销轴两端用卡瓦固定，卡瓦上端采用 M27mm 螺栓锁紧（每侧 2 条，共 4 条），卡瓦下端焊接到连杆上端固定，确保连杆销与连杆上接头无横向与纵向相对运动；连杆上接头侧面增加一顶丝，保证连杆销与横梁联接套无相对运动。现场应用及效果对比现场应用及效果对比3.1.现场应用情况此改造结构最早于 2009 年 5 月安装于 89115 井和 89116 井现场试验。目前已经应用四年多的时间，一直运行平稳，未发生抖动或异常响声。截至 2013 年 11 月底，目前已改造抽油机横梁连杆 207 台（其中：悬挂偏置抽油机 120 台，调径变矩抽油机 87 台）。改造明细详见下表：抽油机横梁连杆改造明细表六型 八型 十型 十二型十四型合计悬挂偏置抽油机142919652120调径变矩抽油机0482613087合计14774519522073.2.经济效益对比分析抽油机横梁连杆改造费用：0.87104元/台，抽油机横梁连杆总成新购置费用：1.85 万104元/台（平均单价），预计净效益：（1.85 -0.87）104元/台207 台2.03106元。结论与认识结论与认识4.1.游梁平衡结构抽油机在上下换向过程中，连杆上接头存在周期性推、拉交变载荷作用，长期工作会造成连杆销孔磨损，孔径变大，导致游梁平衡抽油机冲击振动及异响等故障现象的发生；4.2.将连杆销轴加长，采用卡瓦式固定，上端采用锁紧螺母，下端与连杆固定为一体，连杆上接头采用顶紧螺栓预紧，可以避免横梁、连杆的冲击振动和异响等故障；4.3.该改造方案利用原旧部件加工，不但降低了成本,而且消除了连杆上接头与销轴相互磨损产生的间隙,防止了连杆在工作时的振动,从根本上解决了“横梁、连杆”