机械机电类毕业论文(毕业设计)-api抽油机设计.doc

优秀设计

A P I 抽油机模块化设计
设计说明书
设计:
编写:
校审:
机械工程学院
二OXX年八月三十日
目录
一、设计概述…………………………………………………………………………………2
二、总体参数规划……………………………………………………………………………2
三、机构尺寸规划及计算结果…………………………………………………………………4
四、结构设计与模块划分………………………………………………………………………7
五、模块的划分与三维建模……………………………………………………………………14
六、三维抽油机组装……………………………………………………………………………23
附表一:58种API抽油机主要性能指标………………………………………………………24
一、设计概述
本设计项目是根据江汉石油学院和中原石油勘探局机械制造总厂签定的《API抽油机模块化设计》合同书的要求进行的。
我国从上世纪60年代开始生产抽油机以后,由于生产规模的不断扩大,生产抽油机的厂家起来越多,原来生产抽油机的专业化厂家,如:兰石、宝机、三机厂、四机厂等基本转产,取而代之的是各个油田机械制造厂,随着这些机械制造厂生产规模的不断壮大,国内抽油机市场上早已趋于饱和状态,这样就出现了供过于求的现状。中国加入WTO以后,由于出口环境的改善,机电产品的出口数量大幅上升,石油机械产品的出口也从无到有,数量也在逐年不断地增加,这几年,抽油机的出口也成逐年上升的趋势。
在国际贸易中,抽油机需求地区一般是工业较不发达地区,他们没有本国的抽油机标准,大多数抽油机进口国如印尼、阿根廷、印度以及叙利亚、埃及等中东国家。这些国家在定货时均以API(美国石油学会)标准为依据,且大多数为常规型抽油机,而定货的特点是数量少,品种多,交货时间短。为此,对于一个抽油机生产厂家而言,要满足这些要求,从而赢得定单并非易事。这样,开发全套的API系列抽油机产品设计图样就显得非常重要了。为此,笔者运用PRO/E计算机绘图软件,建立抽油机零部件的三维模块化图库,开发出55种API常规抽油机设计图样,可基本满足国内抽油机出口品种的需要。
PRO/E美国参数化技术公司(PTC)推出的计算机三维CAD软件,它是当今世界机械工程领域最流行的计算机三维CAD软件之一。它采用单一的数据库,并集三维实体建模、装配造型、NC自动编程和加工、有限元分析、机构运动仿真等功能于一体,其功能之强大,应用范围之广泛远非其它三维绘图软件能比的。为此,本设计采用PRO/E作为计算机绘图工具进行三维建模。
API系列抽油机模块化设计的主要内容有:总体参数规划、尺寸规划及计算结果、结构设计、模块划分及三维建模、三维抽油机的组装等五个方面的内容。
二、总体参数规划
API(美国石油协会)抽油机规范(API SPEC 11E) 中游梁式抽油机的种类有四种,它们分别是:常规型抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、前置式曲柄平衡抽油机。至于其它类型的游梁式抽油机,目前还没有收录到该标准之中,同时,该标准规定了77种不同型号的常规型抽油机。(2100 lb)至213kN(47000 lb);(6400 in-lb)到415 (3648000 in-lb)。考虑到目前世界各个产油国家油田的实际情况、定货情况以及结合我国的相关标准(如SY5044-2000《游梁式抽油机》),对于悬点额定载荷小于25 kN, 的和减速器额定扭矩大于105 的各种型号的常规型抽油机,由于其在实际中很少使用,而且到目前为止也没有出现这样的出口定单,为此,我们将这些型号的抽油机(API SPEC 11E中有19种)剔去,剩下的API系列抽油机只有58种了。
抽油机的的参数主要是:悬点额定载荷、冲次数和光杆冲程,由于这三个参数是独立的,分别代表抽油机主要性能指标,故我们称之为基本参数;另外,抽油机减速器的额定扭矩、电动机的装机功率,也是其重要的技术参数,但它们不是独立的,而是由抽油机的基本参数决定的,故我们称之为总体参数。在规划这些参数的过程中,额定悬点载荷根据API标准提供的公称尺寸数据,进行公制转换、圆整即可;对于一台抽油机而言,一般有三到四个冲程,其中最大的光杆冲程可以依照API标准提供的公称尺寸数据,进行公制转换、圆整,其它几个冲程则要根据计算求得。计算的论据是既要符合制造要求,又要满足冲程梯度的变化,即符合不同型号的抽油机最大冲程的变化规律。单一的冲次数决定了抽油机运动速度,同时决定了抽油机各运动构件的动载荷,在规划抽油机的冲次数时,主要是考虑抽油机的平均抽吸