抽油机载荷模拟装置的设计

摘要

在当今社会的发展中,保护环境、节约能源越来越引起每个人的关注,并且已有很多国家上升到了政治的高度,如我国在“十一五”规划中已明确提出节能减排的目标。在此大环境下,耗能大户——油田机械纷纷身先士卒。本课题是为了通过对建立的游梁式抽油机载荷模拟装置的模拟,进而得到抽油机在近似实际工况下的各种数据,从而方便于游梁式抽油机节能方案的改进。
　　本文采用了虚拟制造的方法,通过对设计的模型进行建模、装配、最后导入Adams虚拟环境中进行运动学和动力学仿真,利用现场采集数据的复现验证设计方案的可行性。
　　本课题的研究内容如下:首先:简要分析了抽油机载荷模拟装置的研究背景与现状,重点分析了抽油机的悬点载荷(包括类型及其特性)和抽油机悬点的运动规律,并通过了Adams的运动学仿真,对其运动有更形象的了解;通过matlab进行计算,使其从理论上得到了验证。其次:分析现有的载荷模拟方案及其各模拟装置的优缺点,进而提出了自己的改进方案,并通过比较得出可行的最终方案:飞轮和磁粉离合器、磁粉制动器共同控制的载荷模拟方案。然后:根据确定的方案进行模型的设计、选型。包括拖动电动机、磁粉离合器、磁粉制动器、各个齿轮、轴、扭矩传感器、联轴器等零部件的设计与选型。并在三维模型proe中建立仿真需要的模型。最后:在proe中进行仿真模型的装配,并通过proe和Adams的接口软件MECH/PRO进行参数的设置,处理从现场采集到的数据,使其分时段地加在模拟装置的不同位置,从而得出整个周期的仿真数据。并通过对曲线的处理得到节能所需要的更直观的数据。通过现场采集的数据和仿真数据的比较,验证了模拟方案的合理性。因此可以得到不同工况下的仿真数据。可以说抽油机载荷模拟装置的设计非常具有现实意义,为抽油机节能控制系统的研发提供了数据支持,为完成节能减排的任务奠定基础。

目录

中文摘要

Abstract

第1章 引言

1.1 课题研究的背景

1.2 抽油机载荷模拟的研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 常规型游梁式抽油机

2.1 概述

2.2 抽油机示功图

2.3 抽油机悬点载荷分析

2.3.1 抽油机悬点静载荷

2.3.2 抽油机悬点动载荷

2.3.3 摩擦载荷

2.4 抽油机悬点的运动规律

2.5 基于ADAMS的运动学仿真分析

2.6 抽油机悬点载荷的传递转换

2.7 小结

第3章 抽油机载荷模拟原理与方案

3.1 抽油机载荷模拟方案分析

3.1.1 吊挂重物加载

3.1.2 斜面重物加载

3.1.3 电阻尼加载

3.1.4 水井模拟加载

3.1.5 液压加载

3.1.6 磁粉制动器、磁粉离合器加载(一)

3.1.7 磁粉制动器、磁粉离合器加载(二)

3.2 抽油机载荷模拟方案

3.2.1 载荷模拟方案A

3.2.2 载荷模拟方案B

3.3 小结

第4章 载荷模拟装置部件的选型

4.1 驱动装置的选型

4.1.1 拖动电机的选择

4.1.2 飞轮驱动电机的选择

4.2 加载装置的选型

4.2.1 飞轮的选择

4.2.2 磁粉制动器的选型

4.2.3 磁粉离合器的选型

4.3 扭矩传感器的选型

4.4 其他传动部件的选型

4.4.1 齿轮的设计与校核

4.4.2 轴的设计

4.5 联轴器的选择

4.6 小结

第5章 载荷模拟装置的仿真

5.1 建立仿真所需模型

5.2 模型在ADAMS中的仿真

5.5 仿真数据和实测数据的对比

5.6 小结

第6章 总结与展望

致谢

参考文献