游梁式抽油机运动和动力学仿真及优化设计

摘要

抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备，其数量占油田采油设备总数的90％以上，其中游梁式抽油机的应用最为广泛。本文针对后置型游梁式抽油机(包括常规型和异相型)进行研究，对其进行了运动和动力学仿真及优化设计。 首先，结合现有游梁式抽油机工作原理，对油田在役的常规型游梁式抽油机和异相曲柄平衡游梁式抽油机的运动学和悬点载荷、减速箱曲柄轴静扭矩等动力学参数进行了详尽的分析计算，为游梁式抽油机的运动学和动力学仿真及其优化设计提供了理论依据。 其次，利用MATLAB，编制了仿真软件，对抽油机在任意位置时的悬点载荷、速度、加速度和减速器输出轴扭矩以及抽油机主要构件的位移、速度、加速度和各构件连接点的受力等进行了仿真，从而动态地分析了抽油机的运动和受力变化及儿何参数对抽油机主要性能的影响情况。 最后，结合机械优化设计理论，对抽油机四杆机构几何参数、重要零件连杆及曲柄平衡相位角进行了优化设计，编制了相应优化设计软件，同时对优化后的抽油机各运动学和动力学参数进行了仿真，并对优化前后的结果进行了分析比较。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1抽油机发展概况

1.1.1国外抽油机发展概况

1.1.2.国内抽油机发展概况

1.2选题背景及意义

1.3本文主要研究工作

2抽油机运动与动力学分析

2.1抽油机分类、工作原理及结构[9]

2.2游梁式抽油机的运动学分析

2.2.1几何分析[10]

2.2.2运动分析

2.3抽油机的动力学分析

2.3.1游梁式抽油机驴头悬点载荷分析

2.3.2游梁式抽油机减速箱曲柄轴扭矩的计算

2.3.3游梁式抽油机的受力分析

3抽油机的运动、动力学仿真

3.1仿真技术概述

3.2数学模型的建立

3.2.1几何关系式

3.2.2机构运动学、动力学参数确定

3.3运动、动力学仿真程序实现及结果

3.3.1编程语言[12-13]

3.3.2仿真程序实现及仿真结果

4抽油机的优化设计

4.1曲柄平衡抽油机机构尺寸的优化设计

4.1.1设计变量的确定

4.1.2目标函数的确定

4.1.3约束条件的确定

4.1.4优化算法的确定

4.2曲柄平衡抽油机平衡滞后角的优化设计

4.3抽油机连杆的优化设计

4.4优化设计程序实现及优化结果

4.5优化仿真结果的分析比较

4.5.1常规机优化仿真结果的分析比较

4.5.2异相机优化结果的分析比较

5结论

致谢

参考文献

附录