游梁式抽油机关键部位有限元分析.pdf

机械研究与应用?2015年第5期(第28卷,总第139期)
研究与分析
doi:10.16576/j-cnki.1007-4414.2015.05.001
游梁式抽油机关键部位有限元分析
贾同威,董孟阳
(西南石油大学,四川成都610500)
摘要:对游梁式抽油机的连杆、游梁、曲柄三个关键部位进行了初步的受力分析,并对三个关键部位在Pro/ Engineer-
ing中进行建模然后导入到 ANSYS里进行有限元分析找到他们的应力分布特点。根据有限元分析的结果可看出在游
梁支点、连杆焊接处、曲柄销连接处和截面形变处都会产生較大的应力集中。对于应力集中的地方提出一些改进措
施来减少应力,保证抽油机工作的稳定性。
关键词:抽油机;连杄;游梁;曲柄;有限元
中图分类号:TE933.1
文献标志码:A
文草编号:1007~-4414(2015)05-0001-04
Finite Element Analysis on the Key Parts of Beam-pumping Uni
JIA Tong-wei, DONG Meng-yang
(Southwest Petroleum University, Che
610500.Cia
Abstract: In this paper, preliminary stress analysis on the three key parts, beam, crank, connecting bar, of a beam-pumping
unit is done the three key parts are modeled in the Pro/ Engineering and then imported into the ANSYS to finish the finite el
ement analysis in order to find the stress distribution characteristics. According to the results. it is found that greater stress
concentrations exist at the fulerum beam, the welding rod, the crank pin junction and the cross-sectional deformation. Some
improvement measures on the stress concentrated areas are proposed to reduce the stress and ensure the stability of pumping
work
Key words pumping unit; connecting bar; walking beam; crank; finite element
引言
行的安全?。
游梁式抽油机是整个有杆抽油系统的一部分,它
在了解常规五型抽油机的一些特点、缺陷和失效
的作用是抽取原油,它是出电动机、减速器、支架、四形式之后对于抽油机关键部位的选择就很明确
连杆机构和驴头等部分组成。其作用是把曲柄定了。抽油机的失效基本上都是因为关键部位的损
值角速度的旋转运动经过传递转换为抽油泵的上下坏而造成的,进行应力分析之斤可以清楚知道应力在
往复直线运动,来达到不断开采地下原油的目的。虽哪些位置较大。在今后研究设计抽油机的过程中
然使用广泛,但是常规五型抽油机的缺点是显而易见予以改进或者加强,以保证抽油机工作的稳定性和安
的,如平衡效果差,能耗高,长时问在役使用的话会使全性。笔者对游梁式抽油机的几个关键部位:游梁、
驴头产生裂纹、连杆断裂损坏2。口前,我国油田由连杆、曲柄进行了有限元分析计算,并根据应力分布
于老旧失效等原因退役的常规五型抽油机比较多,数特点提出了一些改进措施。
量达600台,大多数已服役了接近17年,由于该机型
游梁有限元分析及应力测试
数量较多,如果进行废物利用则能节约大量资金。
游梁是抽油机上最重要的部件之一,所有的主要
常规五型抽油机的再生产制造是要从驴头、游梁、配载荷都要作用在它的上面。抽油机的游梁前端连接
重、连杆和曲柄等多方面进行的,故需要研究连杆等驴头,承受悬点载荷,游梁后端有横梁铀承座,用于连
关键部位的受力情况并进行结构的改进4。
接横梁,传追动力;游梁中部有中央轴承座,并支撑
每个抽油机在运行的时候都会遇到设计之初没在支架上?。因此,游梁是抽油机所有杆件中最主
有想到的各种问题,而当问题刚刚出现的时候还比较要的承受载荷的部位,同样整个抽油机应力最大的地
小,但是随着时间的推移,问题会逐渐扩大?。如何方也会出现在游梁这个位置,其主要承受弯曲应力的
在抽油机使用时对其进行应力测试,也是笔者要研究作用?。
的问题。当测试出的结果与设计时的数据差距太大
笔者游梁模型的设计理念是把游梁近似看成
时,肯定在测试点附近有了裂纹或其它失效形式,
个简单的支梁,中间为支点两端为自由端并受力,此
个时候就需要对抽油机进行停机检,保证抽油机运游梁为两个28b的工字钢焊接在一起组成的,并且
收稿日期:2015-(09-18
作者简介:赏同威(1989-),男,河北沧州人,硕士研究生,主要从事有限元分析、机械系统动力学仿真和石油矿场机械方面的工作。