长冲程抽油机传动胶带动载荷分析.doc

长冲程抽油机传动胶带动载荷分析.doc长冲程抽油机传动胶带动载荷分析引言目前,国内外开发研制的多种形式的长冲程抽油机,其中部分抽油机采用胶带作为传动件用以带动抽汕杆和配重作上、下往复的冲程运动。如美国的Rota-Flex公司、法国的Mape公司等生产的长冲程抽汕机,国内兰州石油机械研究所等共同研制的KCJ型宽带长冲程抽油机均采用胶带作为传动件”,而在“柔性传动件全平衡长冲程抽油机”中则采用了钢绳芯胶带。在抽油机工作中胶带受到各种大小和作用不同的载荷,包括工艺载荷、阻尼力、惯性力、振动力和风扰力等,因此处于复杂的应力状态下。胶带作为柔性传动件,位于抽油杆和卷简、卷简与配重、配重与抽油杆之间,成为机一电传动系统中的弹性环节。由于它的粘弹性比钢制零件明显得多,使得抽汕机在运动传递和力传递特性方面与刚性系统有明显的区别,这一区别产生的根木原因是由于胶带一弹性元件引起的系统的振动,这种振动会引起动载荷,这是胶带动力学特性表现中最主要的现象,对抽油机工作状况的影响也最大。动载荷通常产生于抽油机运行的过渡过程中,如在起制动过程中,当抽油机卷简的转速选取不当,机一电系统的惯性参量与弹性参量选取不当时,在胶带、卷简和天车轮上将引起附加动载荷,从而降低了抽油机的可靠性。另外,当卷简或天车轮的质心偏心量超限或风力扰动很强而胶带的支承跨距过大时也会产生幅值较大的振动,甚至发生共振,导致胶带、卷筒、天车轮轴承中产生较大的动载荷,致使它们过早失效。因此,只有考虑胶带的动力学特性,分析研究胶带上的动载荷,统筹确定机一电系统的力学参量,才能保证抽油机达到预定的技术性能指标。1不考虑胶带弹性时的动载荷在“柔性传动件全平衡抽油机”中,钢绳芯胶带通过滚筒与前、后天车轮和主、副配重及抽汕杆相连,电机正、反转实现冲程换向,因此每个冲程中均有起制动过程。在这一过程中,胶带的弹性对动载荷是有影响的。首先分析不考虑胶带弹性的动载荷。计算胶带所受的动载荷时,可将系统简化为图I所示的简图0,为不考虑胶带弹性时的情况,这时系统的力平衡方程为:myx+Fi-p9=0 (1)mpc-Fi+mzgM) (2)式中:mt为驱动系统的等效质量;m:为配重或抽油杆的质量;x为质景块m:的位移;为胶带的拉力;P为等效起动力。联立解式(1)和式(2),可得:式中:P,=Pq+叫务胶带所受的拉力为:FTg+m*=三凳通 (4)式(4)的右边第一项为动载荷,第二项为静载荷。,为:(5)m晶一k«i-xA—nhg (6)式中:x..&为质量块m和g的位移;北为胶带的刚度系数。联立解式(5)和式(6),并令x=n-由,可得:打(7)ZW|ZWi式中,(m叶mm式(7)的通解为,钏sinp函cosp,镒(8)故有x^Apcospl-Bpsinpt (9)上式中的积分常数刃和8可由初始条件确定,当L0时,户罕(静变形),石0,可得IWtA^Wxi-Xj)(8),可得到式⑺的通解,这时