抽油機傳動系統(tǒng)優(yōu)化探討

陳永

[摘要]對新型抽油機的動力機、減速機構(gòu)、換向系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)等傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高動力傳遞效率，確保抽油機運行穩(wěn)定、工作效率提升。

[關(guān)鍵詞]抽油機 傳動系統(tǒng) 優(yōu)化

一、動力機

目前游梁式抽油機應(yīng)用最廣泛的動力機是鼠籠式三相異步電動機。因其價格便宜，運行維護方便，抽油機仍選用鼠籠式三相異步電動機。

二、減速機構(gòu)

目前，游梁式抽油機的減速機構(gòu)多采用帶傳動加齒輪減速器。沖次調(diào)整一般是通過改變抽油機皮帶輪的直徑或應(yīng)用多速電動機的不同轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。若應(yīng)用第一種方式，一般電動機配有三個皮帶輪，齒輪減速器主動軸上裝有一個大皮帶輪。調(diào)整沖次時需停機，按不同沖次要求更換電動機軸上規(guī)定直徑的皮帶輪。這種方式調(diào)整沖次不方便，工作效率低。若應(yīng)用多速電動機的不同轉(zhuǎn)速來調(diào)整沖次，具有方便、快捷等特點。一般多速電動機有雙速、三速兩種，可實現(xiàn)二種、三種沖次的調(diào)整，也可輔以皮帶輪的改變獲得多種沖次。但由于多速電動機受到價格高、體積大、對電器控制部分要求高、故障率高的限制，多用于小型抽油機的配置。

根據(jù)減速比的要求，齒輪減速器多采用兩級或三級齒輪傳動，其齒輪多采用雙圓弧或漸開線齒形。

在早期生產(chǎn)的抽油機減速器中，采用的是漸開線齒輪。漸開線齒輪由于中心距的可分性及制造，測量方便等許多優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用，但存在以下缺點：①漸開線齒輪兩輪齒在節(jié)點處嚙合時，兩齒面之間的相對運動是純滾動。但嚙合點離節(jié)點越遠(yuǎn)，則兩嚙合面之間的滑動速度也越大.這種滑動對于齒面的磨損、發(fā)熱、傳動平穩(wěn)性和效率以及使用壽命都很不利②漸開線外嚙合齒輪是凸齒對凸齒的嚙合傳動，從接觸強度看，由于相對曲率半徑較小，承載能力受到限制。

為了提高齒輪傳動的承載能力和傳動平穩(wěn)性，創(chuàng)造了新的齒輪嚙合制——圓弧齒輪，它是將漸開線齒輪輪齒的凸面與凸面相接觸，改變成齒廓為圓弧、使凸圓弧齒廓與凹圓弧齒廓相嚙合。增大了相對曲率半徑，增加了接觸面積，提高齒面接觸強度。試驗表明，單圓弧齒輪接觸強度比漸開線齒輪提高0.5～1_5倍，雙圓弧齒輪輪齒彎曲強度比漸開線齒輪提高30%，接觸強度也比單圓弧齒輪提高近一倍。雙圓弧齒輪傳動具有承載能力大、效率高、壽命長和工藝簡單等優(yōu)點，目前我國抽油機行業(yè)幾乎全部采用雙圓弧齒輪減速器。

中國——邁特傳動公司生產(chǎn)的J系列螺旋錐齒輪減速機，采用兩對斜齒輪和一對螺旋錐齒輪傳動，使輸入和輸出呈直角。重合系數(shù)大、承載力強、傳動平穩(wěn)可靠。齒輪均采用合金鋼滲碳淬火，齒輪硬度高，耐磨性好。MH系列轉(zhuǎn)臂行星式無級變速機，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，具有受力均勻、調(diào)速靈敏度高、傳動平穩(wěn)、承載力強等特性，適宜于連續(xù)工作，且能在負(fù)載中按需要無級調(diào)速。J系列螺旋錐齒輪減速機與MD系列無級變速機組合，輸出轉(zhuǎn)速低扭矩大。在調(diào)速范圍內(nèi)，輸出轉(zhuǎn)速可任意變化。

本文對沖程為1_8m的小型抽油機選用螺旋錐齒輪減速機與無級變速機組合。對沖程為2.1m，2.5m，3m的小型抽油機選用帶傳動加雙圓弧齒輪減速機。

三、換向系統(tǒng)

換向系統(tǒng)將減速器輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動變成懸點的上下往復(fù)運動。實現(xiàn)驢頭上、下往復(fù)擺動的方式很多，但鉸鏈四桿機構(gòu)是優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。因為其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、驢頭擺動換向平穩(wěn)（換向時速度等于零）等，所以本文中小型游梁式抽油機采用鉸鏈四桿機構(gòu)換向系統(tǒng)。其中沖程為2.1m，2.5m，3m的小型抽油機選用雙曲柄、雙連桿。而沖程為1_8m的小型抽油機載荷較小，選用雙曲柄、雙連桿和單曲柄、單連桿兩種方案。

四、平衡系統(tǒng)

平衡系統(tǒng)是針對抽油機特殊的載荷情況用來調(diào)節(jié)原動機的負(fù)荷，以保證原動機正常運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。游梁式抽油機的平衡分為機械平衡和氣動平衡，其特點見表1。

抽油機沖程為1.8m的小型抽油機選用復(fù)合偏置平衡，沖程為2.1m，2.5m，3m的小型抽油機選用曲柄偏置平衡或復(fù)合偏置平衡。

五、新型抽油機結(jié)構(gòu)特點

（1）增大了游梁前后臂長度比并且增大了游梁擺角，使抽油機沖程增大而整機體積和質(zhì)量減小。

（2）抽油機采用曲柄偏置平衡或游梁、曲柄復(fù)合偏置平衡方式，曲柄平衡機構(gòu)重心與輸出軸中心線的連線具有一個固定的偏置角（或稱異相角），這樣可以降低減速器輸出軸峰值扭矩。復(fù)合偏置平衡進一步提高了抽油機平衡效果，因而減速器、電機均可相應(yīng)減小，從而達到既降低整機重量又實現(xiàn)節(jié)能的目的。

（3）抽油機采用螺旋錐齒輪減速機與無級變速機組合減速機構(gòu)，輸出轉(zhuǎn)速低扭矩大，降低了抽油機的沖次。并且可以帶負(fù)載無級調(diào)速。傳動比可在212.28～1061.4之間任意變化，輸出轉(zhuǎn)速可在1.4～6.8之間任意變化。調(diào)沖次非常方便，大大減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率。CYJ3-1515A型常規(guī)游梁式抽油機，只有7，10，15三種沖數(shù)，需要靠更換皮帶輪直徑調(diào)沖次。

此外，采用螺旋錐齒輪減速機與無級變速機組合減速機構(gòu)，使抽油機整體長度進一步減小。

（4）抽油機采用單曲柄、單連桿結(jié)構(gòu)方式，取消了橫梁，使抽油機結(jié)構(gòu)更為簡單，并且不需考慮兩曲柄剪刀差的問題，維護更加方便。

（5）抽油機的驢頭采用鎖塊式讓位方式，可實現(xiàn)不上驢頭就能讓位復(fù)位，極大的方便了工人作業(yè)需要。