专利名称：柔性传动复合平衡抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田采油设备，具体的是一种抽油机。
背景技术：
抽油机采油约占我国油田生产机采井的90%以上。目前游梁式抽油机主体采用四 连杆机构，抽油机到抽油泵采用抽油杆连接，存在的主要问题是电机功率曲线存在负值、系 统效率低、能耗大、钢铁水泥用量大。其主要原因是抽油机下冲程时抽油杆反向拖动曲柄转 动，电机处于发电状态、功率传递环节多、电机输出功率及减速器扭矩波动较大、尺寸和自 重较大，从而需要大功率电机，耗能量高，有效负载低。
发明内容
为了解决现有抽油机能量传递环节多、系统效率低、体积大、能耗大、钢铁水泥用 量大、耗能量高、有效负载低的问题，本发明提供一种柔性传动复合平衡抽油机，该抽油机 运行平稳、结构简单，柔性传动代替了四连杆机构，减小了电机输出功率及减速器扭矩波 动，并且实现电机功率恒为正值，高效节能。为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是一种柔性传动复合平衡抽油机， 包括机架底座系统、动力传递系统、刹车系统、平衡系统及换向系统；所述机架底座系统，包 括箱体、机架、底座及井口支架，其中井口支架包括支架头及上、下横梁；所述刹车系统采用 鼓式刹车结构；所述动力传递系统，包括永磁电机、减速器、支撑轴及链轮链条传动机构，支 撑轴的两端设置重载滚子轴承并固定在箱体的前后板上；其中链轮链条传动机构共包括 A、B、C、D四个链轮及A传动链，A、B链轮分别固定在机架的横梁上，C链轮键连接在支撑 轴上，D链轮键连接在减速器的输出轴上，A、B、C、D链轮之间套有A传动链；所述平衡系统， 包括A曲柄总成及B曲柄总成，其中A曲柄总成与减速器的输出轴键连接，B曲柄总成键连 接在支持轴上，A曲柄总成的平衡块与B曲柄总成的平衡块转速比为1:2 ；所述换向系统， 包括铰接销总成、悬臂轮总成、曲柄轮总成及B传动链，其中铰接销总成通过销轴连接在井 口支架的下横梁的左端；悬臂轮总成通过挡板螺栓连接在井口支架的支架头的右端；曲柄 轮总成与A曲柄总成螺栓固定连接；铰接销总成的销孔内固定连接B传动链的一端，B传动 链的另一端穿过悬臂轮总成上的E链轮及曲柄轮总成上的F链轮与抽油杆连接。所述井口支架，包括支架头及上、下横梁，其中支架头与上横梁焊接固定；下横梁 通过立柱焊接固定在箱体的上端；下横梁上还焊接固定直支梁及斜支梁，直、斜支梁上焊接 倒U形套，上横梁穿过直、斜支梁上的倒U形套。所述刹车系统，包括刹车总成、搬手支架及刹车座，刹车总成及搬手支架分别固定 在刹车座的上面及侧面；其中刹车总成，包括刹车轮、刹车蹄、刹车片、刹车蹄轴、刹车轮轴、 刹车摇臂、刹车拉销及弹簧，刹车轮与刹车轮轴键连接，且二者之间设置胀紧套；刹车蹄包 括左、右蹄铁，左、右蹄铁通过刹车蹄轴连接在一起；左蹄铁上销轴连接刹车摇臂，刹车摇臂 与右蹄铁之间连接刹车拉销及弹簧；所述搬手支架，包括支架板、操纵杆主体、操纵把手、拉板、拉簧及锁块，其中支架板，包括A、B支架板、支柱及筋板，A、B支架板之间焊接支柱，A、B 支架板底部之间焊接筋板；其中操纵杆主体，包括手柄及与手柄焊接的操纵杆，沿操纵杆中 心线加工有圆孔及条形孔，圆孔内衬有衬套，操纵杆侧面设置拉簧螺栓；操纵把手与操纵杆 销轴连接、与拉板螺栓连接，拉板的另一端通过锁块螺栓固定连接在操作杆的条形孔内；拉 簧的一端与拉板共同固定在操纵杆上，另一端与拉簧螺栓固定连接；操纵杆主体与支架板 通过轴及限位销固定连接；刹车摇臂与操纵杆主体通过拉杆头及拉杆连接。所述铰接销总成，包括左右两部分，右部分设置轴套结构并与井口支架的下横 梁左端销轴连接，左部分设置销孔，左右两部分螺栓连接。所述悬臂轮总成，包括E链轮、轴承、轴、隔套及A压盖。所述曲柄轮总成，包括F链轮、链轮轴承、链轮轴、锥套及B压盖。所述A曲柄总成，包括A曲柄及A左右平衡块，A左右平衡块对称螺栓连接在A 曲柄的两侧，A曲柄的中心线上加工有三个圆形孔，A曲柄下端与减速器的输出轴键连接。本发明的有益效果是由于该柔性传动复合平衡抽油机采用了上述技术方案，通 过A曲柄转动带动柔性链往复运动来代替连杆机构，减少了钢铁水泥用量，减小了抽油机 体积；采用B曲柄平衡块进行二次平衡，使电动机输出功率曲线比常规抽油机输出功率曲 线的波动变小，并且实现了电机的功率恒为正值；电机从游梁式抽油机电机的22kw下降到 7. 5kw左右，大大提高了抽油机系统的效率。该抽油机运行平稳、结构简单，减少了能量传递 环节，减小了电机功率，并且实现电机功率恒为正值，高效节能。
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下面结合附图对本发明作进一步说明
图1为本发明的柔性传动复合平衡抽油机的结构示意图。 图2是图1的俯视图。 图3是井口支架的结构示意图。 图4是图3的俯视图。 图5是A、B链轮固定方式结构示意图。 图6是刹车总成的结构示意图。 图7是支架板的结构示意图。 图8是图7的左视图。 图9是操作杆的结构示意图。 图10是图9俯视图。 图11是A曲柄总成的结构示意图。 图12是铰接销总成的结构示意图。 图13是图12的俯视图。 图14是悬臂轮总成的结构示意图。 图15是曲柄轮总成的结构示意图。 图16是游梁式抽油机功率曲线。 图17是本申请抽油机功率曲线。
具体实施方式
由图1结合图2所示，该柔性传动复合平衡抽油机，包括机架底座系统、动力传递系统、 刹车系统、平衡系统及换向系统。所述机架底座系统，包括箱体1-1、机架1-2、底座1-3及井口支架1-4 ；由图3结 合图4所示井口支架1-4，包括支架头1-4-1及上、下横梁，其中支架头1-4-1与上横梁 1-4-2焊接固定；下横梁1-4-3通过立柱焊接固定在箱体1-1的上端；下横梁1-4-3上还焊 接固定直支梁1-4-4及斜支梁1-4-5，直、斜支梁上焊接倒U形套，上横梁1-4-2穿过直、斜 支梁上的倒U形套，此时上横梁1-4-2可以左右移动后定位，采用这种结构的目的是为了调 整支架头1-4-1的位置，方便与井口抽油杆连接。所述动力传递系统，包括永磁电机2-1、减速器2-2、支撑轴2-3及链轮链条传动机 构，永磁电机2-1与减速器2-2通过联轴器连接；所述支撑轴2-3的两端设置重载滚子轴承 并水平固定在箱体1-1的前后板之间；所述链轮链条传动机构共包括A、B、C、D四个链轮及 A传动链，A、B链轮分别固定在机架1-2的横梁上，其固定方式如图5所示所述横梁上开 有两个水平孔，两水平孔的两侧焊接两个立柱，螺栓分别穿过立柱及链轮轴后通过螺母将 A、B链轮分别固定在水平孔内，这样安装后链轮可沿水平孔左右移动，调整A、B链轮的相对 位置；C链轮键连接在支撑轴2-3上，D链轮键连接在减速器2-2的输出轴上，A、B、C、D链 轮之间套有A传动链；减速器2-2的输出轴旋转带动链轮链条传动机构转动，进一步带动支 撑轴2-3旋转。所述刹车系统，由图6所示包括刹车总成3-1、搬手支架3-2及刹车座3_3，刹 车总成3-1及搬手支架3-2分别固定在刹车座3-3的上面及侧面；其中刹车总成3-1，包 括刹车轮3-1-1、刹车蹄3-1-2、刹车片3-1-3、刹车蹄轴3_1_4、刹车轮轴3_1_5、刹车摇臂 3-1-6、刹车拉销3-1-7及弹簧3-1-8，刹车轮3_1_1与刹车轮轴3_1_5键连接，且二者之 间设置胀紧套；刹车蹄3-1-2包括左、右蹄铁，左、右蹄铁通过刹车蹄轴3-1-4连接在一起； 左蹄铁上销轴连接刹车摇臂3-1-6，刹车摇臂3-1-6与右蹄铁之间连接刹车拉销3-1-7及 弹簧3-1-8 ；所述搬手支架3-2，包括支架板3-2-1、操纵杆主体3_2_2、操纵把手3_2_3、拉 板3-2-4、拉簧3-2-5及锁块3-2-6 ；其中支架板3_2_1，结合图7及图8所示包括A支架 板3-2-1-1、B支架板3-2-1-2、支柱3_2_1_3及筋板3_2_1_4，A、B支架板之间焊接支柱 3-2-1-3，A、B支架板底部之间焊接筋板3-2-1-4 ；其中操纵杆主体3_2_2，结合图9及图10 所示包括手柄3-2-2-1及与手柄焊接的操纵杆3-2-2-2，沿操纵杆中心线加工有圆孔及条 形孔，圆孔内衬有衬套，操纵杆侧面设置拉簧螺栓；操纵把手3-2-3与操纵杆销轴连接、与 拉板3-2-4螺栓连接，拉板3-2-4的另一端通过锁块3-2-6螺栓固定连接在操纵杆的条形 孔内；拉簧3-2-5的一端与拉板3-2-4共同固定在操纵杆上，另一端与拉簧螺栓固定连接； 操纵杆主体3-2-2与支架板3-2-1通过操纵杆轴3-2-7及限位销固定连接；刹车摇臂3_1_6 与操纵杆主体3-2-2通过拉杆头3-4及拉杆3-5连接；刹车轮轴3_1_5与电机输入轴固定 连接。所述平衡系统，包括A曲柄总成4-1、B曲柄总成4-2，其中A曲柄总成4_1，如图 11所示包括A曲柄4-1-1及A左右平衡块4-1-2，Α左右平衡块对称螺栓连接在曲柄4-1-1 的两侧，A曲柄的中心线上加工有三个圆形孔4-1-3，A曲柄下端与减速器的输出轴连接；B 曲柄总成4-2，与A曲柄总成的结构大体相同，包括B曲柄及B左右平衡块，B左右平衡块螺 栓连接在B曲柄的两侧面上，B曲柄底部与支承轴2-3连接；上述A曲柄总成与B曲柄总成上平衡块的转速比为1:2。所述换向系统，包括铰接销总成5-1、悬臂轮总成5-2、曲柄轮总成5-3及B传动链 5-4，其中铰接销总成5-1通过销轴连接在井口支架的下横梁1-4-3的左端；所述铰接销总 成的结构如图12及图13所示包括左右两部分，右部分设置轴套结构与井口支架下横梁左 端的销轴连接，左部分设置销孔，左右两部分螺栓连接在一起；所述悬臂轮总成5-2的结构 如图14所示，包括E链轮5-2-1、轴承5-2-2、轴5_2_3、隔套5_2_4及A压盖5_2_5，悬臂轮 总成5-2通过挡板5-2-6螺栓连接在井口支架的支架头1-4-1的右端；曲柄轮总成5_3，如 图15所示包括F链轮5-3-1、隔套5-2-4、链轮轴承5_3_2、链轮轴5_3_3、锥套5_3_4及B 压盖5-3-5，曲柄轮总成5-3与A曲柄4-1-1上的其中一个圆形孔4_1_3螺栓固定连接，曲 柄轮总成5-3与不同的圆形孔4-1-3连接，可以根据需要调整E链轮5-3-1的位置；铰接销 总成5-1的销孔内固定连接B传动链5-4的一端，B传动链5-4的另一端穿过曲柄轮总成 5-3上的F链轮5-2-1及悬臂轮总成5-2上的E链轮5_3_1与抽油杆连接。该抽油机工作时，电机转动带动减速器转动，减速器中间轴通过链轮链条传动机 构带动支承轴转动，进一步带动B曲柄平衡块转动；减速器另一输出轴带动A曲柄平衡块转 动，带动曲柄轮总成整周转动，进一步带动B传动链与抽油杆连接端上下运动，从而实现抽 油杆往复运动，达到采油的目的。传统抽油机抽油杆向下运动时，大平衡块从低位向高位运动，将动能转化成势能， 在一定程度上减小了抽油杆对电机、减速器产生的冲击载荷，但是电机依然做负功，对电 机、减速器的损害依然存在；本申请的抽油机，采用了 B平衡块实现二次平衡，A平衡块转半 周，B平衡块转一周，通过使A曲柄在12点与6点的位置与B曲柄的12点与6点的位置错 开，使电机在12点与6点的位置时电机恒做正功，并且在A曲柄转动的半周内有效地平衡 输出功率的最大值，降低了电机的输出功率，减小了载荷对减速器、电机的冲击，使电机恒 做正功，提高了整个抽油机的系统效率。游梁式抽油机功率曲线如图16所示，电机功率周期性的存在负值；本申请的抽油 机功率曲线如图17所示，曲线5表示A平衡块扭矩曲线，曲线1表示A平衡块负载扭矩曲 线，曲线4表示B平衡块扭矩曲线，曲线2表示B平衡块负载扭矩曲线，曲线3表示复合平 衡后电机功率曲线，由曲线3可以看出，本发明的电机功率曲线都在零线以上，消除了电机 做负功(发电)的状态，并且本发明的电机功率曲线比较平稳，减小了电机功率消耗，高效节 能。
权利要求
1.一种柔性传动复合平衡抽油机，包括机架底座系统、动力传递系统、刹车系统、平衡 系统及换向系统；所述机架底座系统，包括箱体、机架、底座及井口支架，其中井口支架包括 支架头及上、下横梁；所述刹车系统采用鼓式刹车结构，其特征在于所述动力传递系统， 包括永磁电机、减速器、支撑轴及链轮链条传动机构，支撑轴的两端设置重载滚子轴承并固 定在箱体的前后板上；其中链轮链条传动机构共包括A、B、C、D四个链轮及A传动链，A、B 链轮分别固定在机架的横梁上，C链轮键连接在支撑轴上，D链轮键连接在减速器的输出轴 上，A、B、C、D链轮之间套有A传动链；所述平衡系统，包括A曲柄总成及B曲柄总成，其中A 曲柄总成与减速器的输出轴键连接，B曲柄总成键连接在支持轴上，A曲柄总成的平衡块与 B曲柄总成的平衡块转速比为1:2 ；所述换向系统，包括铰接销总成、悬臂轮总成、曲柄轮总 成及B传动链，其中铰接销总成通过销轴连接在井口支架的下横梁的左端；悬臂轮总成通 过挡板螺栓连接在井口支架的支架头的右端；曲柄轮总成与A曲柄总成螺栓固定连接；铰 接销总成的销孔内固定连接B传动链的一端，B传动链的另一端穿过曲柄轮总成上的F链 轮及悬臂轮总成上的E链轮与抽油杆连接。
2.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于所述井口支架，包括 支架头及上、下横梁，其中支架头与上横梁焊接固定；下横梁通过立柱焊接固定在箱体的上 端；下横梁上还焊接固定直支梁及斜支梁，直、斜支梁上焊接倒U形套，上横梁穿过直、斜支 梁上的倒U形套。
3.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于所述刹车系统，包括 刹车总成、搬手支架及刹车座，刹车总成及搬手支架分别固定在刹车座的上面及侧面；其中 刹车总成，包括刹车轮、刹车蹄、刹车片、刹车蹄轴、刹车轮轴、刹车摇臂、刹车拉销及弹簧， 刹车轮与刹车轮轴键连接，且二者之间设置胀紧套；刹车蹄包括左、右蹄铁，左、右蹄铁通过 刹车蹄轴连接在一起；左蹄铁上销轴连接刹车摇臂，刹车摇臂与右蹄铁之间连接刹车拉销 及弹簧；所述搬手支架，包括支架板、操纵杆主体、操纵把手、拉板、拉簧及锁块，其中支架 板，包括A、B支架板、支柱及筋板，A、B支架板之间焊接支柱，A、B支架板底部之间焊接筋 板；其中操纵杆主体，包括手柄及与手柄焊接的操纵杆，沿操纵杆中心线加工有圆孔及条形 孔，圆孔内衬有衬套，操纵杆侧面设置拉簧螺栓；操纵把手与操纵杆销轴连接、与拉板螺栓 连接，拉板的另一端通过锁块螺栓固定连接在操作杆的条形孔内；拉簧的一端与拉板共同 固定在操纵杆上，另一端与拉簧螺栓固定连接；操纵杆主体与支架板通过轴及限位销固定 连接；刹车摇臂与操纵杆主体通过拉杆头及拉杆连接。
4.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于所述A曲柄总成，包 括A曲柄及A左右平衡块，A左右平衡块对称螺栓连接在A曲柄的两侧，A曲柄的中心线上 加工有三个圆形孔，A曲柄下端与减速器的输出轴键连接。
5.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于所述铰接销总成，包 括左右两部分，右部分设置轴套结构并与井口支架的下横梁左端销轴连接，左部分设置销 孔，左右两部分螺栓连接。
6.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于悬臂轮总成，包括E 链轮、轴承、轴、隔套及A压盖。
7.按照权利要求1所述的柔性传动复合平衡抽油机，其特征在于曲柄轮总成，包括F 链轮、链轮轴承、链轮轴、锥套及B压盖。
全文摘要
本发明涉及一种柔性传动复合平衡抽油机，该抽油机的平衡系统采用了B平衡块实现二次平衡，A平衡块转半周，B平衡块转一周，通过使A曲柄在12点与6点的位置与B曲柄的12点与6点的位置错开，使电机在12点与6点的位置时电机恒做正功，解决了传统抽油机电机作负功的问题，并且在A曲柄转动的半周内有效地平衡输出功率的最大值，降低了电机的输出功率，减小了载荷对减速器、电机的冲击；使电机恒做正功，提高了整个抽油机的系统效率。
文档编号E21B43/00GK102140905SQ201110075028
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者孙旭东, 孟庆伟, 李冰, 梁宏宝, 赵玲, 陈颖 申请人:东北石油大学