抽油杆柱设计.doc

西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）目录前言11工程背景11.1抽油杆柱设计21.2抽油机为什么要加平衡装置？22.设计要求和相关数据、图像32.1运动参数设计要求和有关数据：32.2机构选型设计3常见的抽油机的结构如下图所示：32.3尺度综合及运动分析52.4理论数据62.5当把驴头放在右方113替代机构173.1油缸机构173.2凸轮机构173.3齿轮机构184实验中碰到的主要难题204.1问题和矛盾：204.2解决问题的思路：204.3问题和矛盾：214.4解决问题的思路：215解决问题的思路235.1设计阶段。235.2搭接阶段25致 谢29前言从地层中开采石油的方法可分为两大类：一类是利用地层本身的能量来举升原油，称为自喷采油法；另一类是由于地层本身能量不足，必须人为地用机械设备给井内液体补充能量，才能将原油举升到地面，称为人工举升采油法或者机械采油法，目前有各种各样的人工举升采油法。1工程背景从地层中开采石油的方法可分为两大类：一类是利用地层本身的能量来举升原油，称为自喷采油法；另一类是由于地层本身能量不足，必须人为地用机械设备给井内液体补充能量，才能将原油举升到地面，称为人工举升采油法或者机械采油法，目前有各种各样的人工举升采油法：利用抽油杆柱传递能量抽油杆柱旋转驱动单螺杆泵利用液体传递能量射流泵水力活塞泵涡轮泵利用电缆传递电能电动潜油离心泵电动潜油单螺杆泵抽油杆柱往复驱动柱塞式抽油泵图1.1人工举升采油法凡是不利用抽油杆柱传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备，凡是利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备。利用抽油杆柱旋转运动驱动的井下单螺杆抽油泵装置虽然也有抽油杆，但是在习惯上不列入有杆抽油设备。有杆抽油方法是应用最早也是最为广泛的一种人工举升采油法，早在石油工业问世时，就开始采用这一方法进行采油。随着技术的不断发展，有杆抽油设备也不断完善。目前，在各种人工举升采油方法中，有杆抽油仍居首要地位。有杆抽油设备有三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机，目前应用最广泛的是游梁式抽油机；二是井下的抽油泵，它是挂在油管的下端；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传给井下抽油泵。1.1抽油杆柱设计抽油杆柱设计经历了几乎与石油工业同样长的历史，随着科学技术的进步，抽油杆柱设计方法与整个石油工业一起进入了新的发展时期，开始进入了较准确、优化设计阶段。在有杆抽油系统中，抽油机通过抽油杆柱使井下抽油泵随之往复运动。从功能的观点理解，在抽吸系统中，抽油机是通过抽油杆柱将地面能量传递给井下抽油泵，使抽油泵进行工作。根据振动理论分析，可以认为：地面交变的激振力通过抽油杆柱使井下抽油泵随之产生周期振动响应。在工作中，抽油杆柱受地面与井下的循环载荷作用。面前，在抽油杆柱设计的研究与应用中，通常将抽油杆柱的工作状态作为复杂的周期振动响应分析。1.2抽油机为什么要加平衡装置？抽油机的工作特点是承受一个交变载荷。上升冲程时候，抽油机的驴头承受作用在活塞截面的液注重量和抽油杆在液注中的重量和摩擦、惯性、振动等负荷：下降冲程时，抽油机的驴头只承受抽油杆在液注中的重量。上下冲程的负荷差别非常大，抽油杆无法正常工作，电机也容易烧化。为消除上述弊病，必须采用平衡装置将上下冲程的负荷差异将小，使设备正常运转。平衡块装在抽油机游梁尾部或者曲柄上，帮助克服驴头上的负荷：在下冲程时，电机使平衡块向上运动，储存能量。在平衡块的作用下，可以减小抽油机上下冲程的负荷差别。抽油机的平衡方式有四种：游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。游梁平衡是指在游梁的尾部装设一定重量的平衡块达到平衡。这是一种简单的平衡方式，适用于3吨以下的轻型抽油机；曲柄平衡是将平衡块加在曲柄上。适用于10吨以上重型抽油机，这种平衡方式减少了游梁平衡引起的抽油摆动，调整比较方便。但是，曲柄上有很大的负荷和离心力：复合平衡是指在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡，其特点是：小范围内调整时，可调整游离平衡块，大范围内调整时，则调整曲柄平衡块。这种平衡方式适用于中深井；气动平衡是指利用气体的可压缩性来储存和释放能量的方法达到平衡的目的。可用于10吨以上重型抽油机，这种平衡方式减少了抽油机的动负荷及震动，但其装置精度要求较高，加工比较麻烦。由于平衡装置的计算问题要涉及到机构运动学和很多的工程实际情形，下面的计算过程省略了对平衡装置的讨论2.设计要求和相关数据、图像2.1运动参数设计要求和有关数据：我们设计的机构的大小是真实机构尺寸的1200，在实际场合中，该机构的运动参数设计要求为：1 冲程（m）：2.5m2 悬置点最大负荷：60kn3 冲次（次分）：104 外形尺寸：5.5m（长）*4.5m（高）5 抽油机工作平稳，速度绝对值应小于2m/s。6 加速度绝对值应小于3m/s2。2.2机构选型设计常见的抽油机的结构如下图所示：图2.1抽油机的结构我们在设计过程中取的尺寸是真实尺寸的1200，将上图的原动力装置及减速装置用一对相互啮合的齿轮代替，其中小齿轮为运动件，大齿轮为从动件，通过这对齿轮装置将电动机的高速转动转化为大齿轮的低速转动，具体的尺寸可以根据实际电机的转速来确定，实验过程中我们选用了齿数为20和60的一对齿轮，直径分别为50mm和150mm，他们的传动比为3：1。为了将大齿轮的运动传给下一级，我们将一根长为60mm的杆件固定在大齿轮上，一端固定在大齿轮的圆心上，再在另一端上面接下一连杆，该杆尺寸为150mm。接下来主要是安装上图中的横连杆了，首先要确定横连杆的中间支点的坐标，以大齿轮的圆心为坐标原点，考虑到该支点过高将导致在运转过程中横连杆过多的上扬，导致机构整体高度过高，给抽油工作带来困难，支点过低可能给后面的抽油部分的布局带来困难，因此选取支点的坐标显得十分重要，经过几次试安装和比较，我们选择的支点坐标为（160mm，240mm），横连杆的长度为：左半部分长为220mm，右半部分长为245mm，由于没有足够长的连杆我们将两根较长的连杆接成一体了，可是安装好该横连杆以后发现抽油部分的杆件不够长，需要将横连杆的输出端的高度再降低，但这样做以后整个机构会显得比较矮小，我们仿效上图中右半部分的弯头结构，决定在搭接机构横连杆的左半部分竖直方向固结一根有类似作用的连杆，使它与横连杆成约900夹角，该竖直杆的长度为78mm，可是由于安装的螺钉比连杆孔径要小一些，要将其固定安装，则导致了它们的夹角不再是900了，经测量大致为950。最后的任务就是安装抽油部分装置了，我们用滑块的上下滑动代替了真实机构中的抽油运动，用一根长为150mm的连杆代替上图中的钢索，因此就必须为滑块的运动在竖直方向安装一条导轨，该导轨的长度应该大于滑块的行程。由于该机构对滑块的移动速度和加速度要求比较严格，该抽油部分必须安装在横连杆右端的正下方，由此可以确定该导轨的水平方向坐标了，我们在安装的时候取的是x=400mm，这样安装工作基本结束，整个机构的简图如下图2.2所示：图2.2机构的简图2.3尺度综合及运动分析 下面的两个图为抽油滑块处于上下极限位置时的情况，由图2.3上可以直接读出滑块的位移为122.44mm，极位夹角为60。图2.3抽油滑块处于上下极限位置时的情况因此可以计算出抽油机实体的行程为：急回特性为：2.4理论数据因此该机构的急回特性并不明显，与设计要求的工作平稳相符合，下面是用matlab程序计算出的抽油机实体的工作一周期内行程、速度以及加速度随时间的变化情况表（其中抽油机的工作周期为6s，即满足条件：冲次（次分）10）：表2.1变化情况表时间（s）位移（m）速度（m/s）加速度（m2/s）0.06002.4800-1.2629-0.6214 0.1200 2.5546 -1.2238 -0.6795 0.1800 2.6268 -1.1816 -0.7242 0.2400 2.6964 -1.1371 -0.7569 0.3000 2.7632 -1.0910 -0.7792 0.3600 2.8273 -1.0438 -0.8260 0.4200 2.8885 -0.9960 -0.8332 0.4800 2.9468 -0.9481 -0.8341 0.5400 3.0022 -0.9002 -0.8300 0.6000 3.0548 -0.8526 -0.8222 0.6600 3.1046 -0.8056 -0.8119 0.7200 3.1515 -0.7591 -0.8000 0.7800 3.1957 -0.7133 -0.7873 0.8400 3.2371 -0.6682 -0.7745 0.9000 3.2759 -0.6237 -0.7624 0.9600 3.3120 -0.5797 -0.7514 1.0200 3.3454 -0.5362 -0.7421 1.0800 3.3763 -0.4930 -0.7347 1.1400 3.4046 -0.4501 -0.7296 1.2000 3.4303 -0.4073 -0.7271 1.2600 3.4535 -0.3644 -0.7274 1.3200 3.4741 -0.3213 -0.7309 1.3800 3.4920 -0.2777 -0.7375 1.4400 3.5074 -0.2335 -0.7475 1.5000 3.5200 -0.1885 -0.7609 1.5600 3.5300 -0.1425 -0.7779 1.6200 3.5371 -0.0953 -0.7983 1.6800 3.5414 -0.0468 -0.8221 1.7400 3.5427 0.0034 -0.8490 1.8000 3.5409 0.0552 -0.8789 1.8600 3.5360 0.1088 -0.9113 1.9200 3.5278 0.1644 -0.9456 1.9800 3.5163 0.2220 -0.9811 2.0400 3.5012 0.2816 -1.0169 2.1000 3.4824 0.3432 -1.0518 2.1600 3.4599 0.4066 -1.0847 2.2200 3.4336 0.4717 -1.1142 2.2800 3.4033 0.5381 -1.1388 2.3400 3.3690 0.6055 -1.1571 2.4000 3.3306 0.6735 -1.1675 2.4600 3.2882 0.7416 -1.1687 2.5200 3.2417 0.8092 -1.1598 2.5800 3.1911 0.8758 -1.1398 2.6400 3.1366 0.9405 -1.1083 2.7000 3.0783 1.0029 -1.0651 2.7600 3.0163 1.0623 -1.0105 2.8200 2.9509 1.1181 -0.9451 2.8800 2.8822 1.1698 -0.8697 2.9400 2.8106 1.2167 -0.7852 3.0000 2.7363 1.2586 -0.6528 3.0600 2.6597 1.2950 -0.5584 3.1200 2.5810 1.3255 -0.4589 3.1800 2.5007 1.3500 -0.3555 3.2400 2.4192 1.3681 -0.2488 3.3000 2.3367 1.3798 -0.1397 3.3600 2.2537 1.3848 -0.0287 3.4200 2.1706 1.3832 0.0835 3.4800 2.0879 1.3748 0.1964 3.5400 2.0058 1.3596 0.3096 3.6000 1.9249 1.3376 0.4225 3.6600 1.8454 1.3089 0.5347 3.7200 1.7679 1.2735 0.6459 3.7800 1.6927 1.2315 0.7555 3.8400 1.6203 1.1829 0.8633 3.9000 1.5509 1.1279 0.9687 3.9600 1.4851 1.0667 1.0714 4.0200 1.4230 0.9994 1.1710 4.0800 1.3652 0.9262 1.2671 4.1400 1.3120 0.8474 1.3592 4.2000 1.2637 0.7632 1.4470 4.2600 1.2205 0.6739 1.5298 4.3200 1.1829 0.5798 1.6071 4.3800 1.1510 0.4812 1.6783 4.4400 1.1252 0.3785 1.7425 4.5000 1.1057 0.2722 1.7990 4.5600 1.0926 0.1628 1.8465 4.6200 1.0862 0.0508 1.8840 4.6800 1.0866 -0.0630 1.9100 4.7400 1.0938 -0.1781 1.9231 4.8000 1.1079 -0.2935 1.9216 4.8600 1.1290 -0.4084 1.9041 4.9200 1.1569 -0.5217 1.8691 4.9800 1.1915 -0.6323 1.8154 5.0400 1.2327 -0.7391 1.7422 5.1000 1.2801 -0.8410 1.6492 5.1600 1.3335 -0.9367 1.5369 5.2200 1.3924 -1.0250 1.4062 5.2800 1.4563 -1.1051 1.2591 5.3400 1.5248 -1.1759 1.0984 5.4000 1.5972 -1.2367 0.9273 5.4600 1.6730 -1.2870 0.7497 5.5200 1.7515 -1.3266 0.5697 5.5800 1.8320 -1.3554 0.3915 5.6400 1.9139 -1.3737 0.2189 5.7000 1.9966 -1.3819 0.0554 5.7600 2.0795 -1.3806 -0.0959 5.8200 2.1621 -1.3706 -0.2331 5.8800 2.2439 -1.3529 -0.3545 5.9400 2.3243 -1.3284 -0.4597 6.0000 2.4032 -1.2981 -0.5484将上面的数据用更加直观的图形2.5可以表示如下：图2.5 直观图由上面的数据和图表可以看出：这与从图上读的数据相符合，同时也基本满足抽油机的行程条件。速度和加速度的变化范围也较小，设计要求抽油机工作平稳，速度绝对值应小于2m/s，加速度绝对值应小于3m/s2，这在抽油机的设计要求范围之内，因此我们设计的抽油机的运动特性能很好的满足设计要求。2.5当把驴头放在右方结构改变为同实物一致时，我们可以同样计算出滑块的位移、速度以及加速度的数据以及画出他们随时间变化的曲线，结果如下：图2.6抽油滑块处于右方时的情况表2.2 变化表时间（s）位移（m）速度（m/s）加速度（m2/s）0.06002.6157-0.66520.0600 0.1200 2.6884 -0.7188 0.1200 0.1800 2.7585 -0.7590 0.1800 0.2400 2.8259 -0.7876 0.2400 0.3000 2.8904 -0.8374 0.3000 0.3600 2.9521 -0.8485 0.3600 0.4200 3.0108 -0.8521 0.4200 0.4800 3.0665 -0.8498 0.4800 0.5400 3.1194 -0.8430 0.5400 0.6000 3.1693 -0.8328 0.6000 0.6600 3.2163 -0.8204 0.6600 0.7200 3.2605 -0.8068 0.7200 0.7800 3.3018 -0.7926 0.7800 0.8400 3.3404 -0.7787 0.8400 0.9000 3.3763 -0.7656 0.9000 0.9600 3.4095 -0.7537 0.9600 1.0200 3.4401 -0.7436 1.0200 1.0800 3.4680 -0.7355 1.0800 1.1400 3.4934 -0.7298 1.1400 1.2000 3.5161 -0.7266 1.2000 1.2600 3.5363 -0.7262 1.2600 1.3200 3.5539 -0.7287 1.3200 1.3800 3.5689 -0.7343 1.3800 1.4400 3.5813 -0.7429 1.4400 1.5000 3.5910 -0.7547 1.5000 1.5600 3.5980 -0.7696 1.5600 1.6200 3.6022 -0.7875 1.6200 1.6800 3.6036 -0.8084 1.6800 1.7400 3.6020 -0.8319 1.7400 1.8000 3.5975 -0.8577 1.8000 1.8600 3.5899 -0.8854 1.8600 1.9200 3.5791 -0.9145 1.9200 1.9800 3.5651 -0.9442 1.9800 2.0400 3.5476 -0.9737 2.0400 2.1000 3.5267 -1.0020 2.1000 2.1600 3.5022 -1.0281 2.1600 2.2200 3.4741 -1.0508 2.2200 2.2800 3.4423 -1.0689 2.2800 2.3400 3.4066 -1.0812 2.3400 2.4000 3.3672 -1.0864 2.4000 2.4600 3.3240 -1.0835 2.4600 2.5200 3.2770 -1.0716 2.5200 2.5800 3.2263 -1.0500 2.5800 2.6400 3.1720 -1.0184 2.6400 2.7000 3.1142 -0.9766 2.7000 2.7600 3.0529 -0.9247 2.7600 2.8200 2.9886 -0.8632 2.8200 2.8800 2.9212 -0.7927 2.8800 2.9400 2.8512 -0.6770 2.9400 3.0000 2.7787 -0.5944 3.0000 3.0600 2.7041 -0.5059 3.0600 3.1200 2.6276 -0.4125 3.1200 3.1800 2.5497 -0.3149 3.1800 3.2400 2.4706 -0.2137 3.2400 3.3000 2.3908 -0.1098 3.3000 3.3600 2.3106 -0.0036 3.3600 3.4200 2.2304 0.1042 3.4200 3.4800 2.1505 0.2131 3.4800 3.5400 2.0714 0.3226 3.5400 3.6000 1.9935 0.4322 3.6000 3.6600 1.9171 0.5414 3.6600 3.7200 1.8427 0.6499 3.7200 3.7800 1.7706 0.7571 3.7800 3.8400 1.7012 0.8626 3.8400 3.9000 1.6350 0.9661 3.9000 3.9600 1.5722 1.0671 3.9600 4.0200 1.5133 1.1651 4.0200 4.0800 1.4585 1.2598 4.0800 4.1400 1.4083 1.3507 4.1400 4.2000 1.3630 1.4373 4.2000 4.2600 1.3228 1.5190 4.2600 4.3200 1.2881 1.5953 4.3200 4.3800 1.2591 1.6654 4.3800 4.4400 1.2361 1.7285 4.4400 4.5000 1.2194 1.7836 4.5000 4.5600 1.2090 1.8296 4.5600 4.6200 1.2053 1.8653 4.6200 4.6800 1.2082 1.8891 4.6800 4.7400 1.2180 1.8995 4.7400 4.8000 1.2346 1.8950 4.8000 4.8600 1.2580 1.8739 4.8600 4.9200 1.2881 1.8349 4.9200 4.9800 1.3249 1.7768 4.9800 5.0400 1.3680 1.6989 5.0400 5.1000 1.4173 1.6010 5.1000 5.1600 1.4723 1.4837 5.1600 5.2200 1.5326 1.3483 5.2200 5.2800 1.5978 1.1970 5.2800 5.3400 1.6673 1.0325 5.3400 5.4000 1.7405 0.8585 5.4000 5.4600 1.8168 0.6789 5.4600 5.5200 1.8955 0.4979 5.5200 5.5800 1.9761 0.3197 5.5800 5.6400 2.0578 0.1482 5.6400 5.7000 2.1400 -0.0131 5.7000 5.7600 2.2222 -0.1615 5.7600 5.8200 2.3038 -0.2950 5.8200 5.8800 2.3843 -0.4123 5.8800 5.9400 2.4634 -0.5129 5.9400 6.0000 2.5406 -0.5970 6.0000图2.7直观图可以看出，以上两种机构得到的运动特性是非常接近的。3替代机构3.1油缸机构抽油机的主要运动是抽油杆的上下运动，只要保证了抽油杆的运动特性，抽油工作就能够进行了，为此我们想采用一个油缸中的油的体积和油压大小变化来驱动抽油杆的上下运动，具体的实现方法如下图所示： 图3.1运动特性该方法比起传统的抽油机更加小巧灵活，但是该方法要求油缸要有较高的耐压性能，难点是如何防止油缸及其附带的输油管路不漏油，因此对机构的性能要求较高，并且该输油管路的设计路线也比较复杂，还需要配套的油泵来提供高压油，且整个油压提供装置的布置也是一个问题，因此这对该机构的实际应用带来了诸多困难，并没有得到采用。3.2凸轮机构图3.2凸轮机构优点：可以更加精确控制运动特性，机构本身简单。缺点：凸轮过大，加工安装困难，磨损严重。3.3齿轮机构图3.3齿轮机构优点：受力情况较好，原动件低，装置布置比较简单，占用空间相对较小；缺点：比较复杂，空间布置其他设备比较麻烦。4实验中碰到的主要难题实验中碰到的主要难题不是如何设计整个机构，而是搭接中碰到的实际操作问题。实验室有不同的搭接实验台，但是2种不同的实验台的杆件规格不同，我们需要在设计的框架内的调整搭接的方式，有时候为了一个垫片要反复试好几次。主要的难点有2个：1 主横梁端部小拐的实现。4.1问题和矛盾：根据传动设计的要求，横梁端部要一个较小接近直角拐弯连接曲柄，这样整个横梁的摆动才能不至于过于倾斜。但是我们面临的主要问题是实验室根本没有的直角杆件，而且普通的杆件也并不算多。我们尝试了很多办法，试图把一个比较短的杆垂直安装在主横梁的端部来实现直角连接。如果仅靠一个连接孔要保证两杆始终固连，实验室条件下只能用拧紧螺栓加大摩擦实现，但是，这样要保证受力较大时没有相对运动非常困难，而且在转动中螺栓可能松动，造成这个局部不稳定。4.2解决问题的思路：两点确定一条直线。想要保证端部直角连接杆的位置，可靠的方法是需要2个固定点，但是横梁的端部只有一个连接孔，需要再“制造”一个连接孔。改造杆件是不可能的，于是我们想到在横梁上方平行的增加一个固定杆，只要选择合适的位置，就可以得到2个可用的固定连接孔，这样拐角连接杆就可以固定了（如下图中左边红圈示意）。为了使得附加固定杆更加牢固的和横梁固结在一起，在附加固定杆的另一端附近我们加上了一对限制定位的挡片（一侧一个，螺栓连接），主要作用是防止附加固定杆在垂直于杆组平面方向蹿动（如下图右边红圈处示意）。此外连接部分的螺栓加力拧紧，防止其他可能的蹿动。这样，端部拐角连接杆就安装好了。图4.1实观图效果：实验证明，这个局部的连接非常稳定，运行中没有出现任何松动、变形迹象。可见这个临时拼凑的方法是令人满意的。2 主横梁的构成4.3问题和矛盾：实验室没有我们搭接横梁所需要的杆件，因为尺寸太长，只能选择用2个杆件接起来构成横梁。本来这是一个很简单的过程，但是搭接的时候没有足够的合适的螺栓来连接！两杆之间可能会有夹角，而且我们发现如果两杆之间的夹角从0度增大到一定程度，离两杆连接处很近的顶部固定转轴可能和杆件发生运动干涉。4.4解决问题的思路：当时没有多余的其他杆件可以用来像上一个问题那样进行固定。从原理上讲，如果保持这个状态不增加附加固定杆件，没有合适的螺栓就没有更好的解决办法。因此我们解决这个问题的时候遵循下面的原则，首先保证没有运动干涉，然后再保证两杆连接尽可能平直。为此，我们拧连接螺栓时，是将两杆对齐穿上螺栓然后向两端拉到极限，向空隙里面放入较小的键块，尽量使螺栓在孔内不能做径向移动，然后外面加弹簧垫片，分几次加力拧紧。这样就完成了两杆的连接。图4.2实观图效果：实验中，连接位置没有能保证绝对平直，但是2个杆之间没有出现任何松动。实际上，只要保持两杆固连，就可以达到实验目的，当然这会影响机构的运动特性。5解决问题的思路以下是我们对实验中碰到各种问题并加以解决的一些经验的总结，应该说，这些经验和方法是本次实验我们最大的收获。现总结如下：5.1设计阶段。一开始想到油田的采油机是由于该机构有很显著的工程背景和应用价值、便于实现，而且该机构是复合机构。但是要模拟工程设计，设计不仅是只考虑工作件的位移或者轨迹。由于采油机构很大，并且要求冲程较大、速度较慢而且稳定、受力均匀，所以在设计的时候必须加以注意。我们参照实际油田采油机构，缩小尺寸进行最初的设计。实际上，油田采油机的工作要求的运动是一个把电机输入的连续转动转化成活塞的往复运动。从设计的理念上看，转动变移动最常采用的方法就是曲柄滑块机构。但是油井是垂直于地面的，如果直接把曲柄滑块机构套用在采油机上，必然造成需要将电动机安装在较高的位置不便于安装和维修，而且这样电动机离油井的距离受到很大限制，给其他装置的安装带来困难，还可能存在安全隐患。即便是电动机低置，安装皮带轮传动，也需要较长的传动，而且皮带轮的位置还是会较高，仍然有安装和维护的问题。如果使用摆杆和滑块相连的机构，虽然布置方便，却需要往复的动力输入，显然这个更加困难。为了解决这个问题，实际生产的过程中使用了四杆机构和滑块机构的组合，四杆机构的作用就是将曲柄连续的转动转换成摆杆的往复摆动，摆杆再连接滑块杆组，这样就实现了电动机低置、远置、机构总体结构简单可靠的要求。这里体现了用组合机构的思想寻求要求的运动，这是用简单的机械结构完成复杂运动的关键步骤所在。杆组虽然简单，但是其方法应用意义重大，由此我们可以解决很多类似的问题，比如插齿机、切断机、推送机等等。油田采油机上还有一个细微而重要的结构，那就是横梁端部的的拐角。看起来这个部分似乎只是为了横梁的平衡，但是实际上这里对整个机构的运动特性（主要是位移）影响是很大的，可以说，油田采油机和其他“四杆滑块”机构的区别就在这里。从下面的图中可以看出，没有拐角，由于曲柄的轨迹是圆周，横梁向一侧的倾斜比较多，即上下止点的位置比较偏上，这对于实际中安装油泵（简化机构中用滑块代表）不利，对泵的平稳运行有影响，而且造成最大压力角偏大。而加上拐角之后，上下止点下移，油泵部分的构件可以放低，整个运动比较平稳，压力角较小，这满足了运行的要求。图5.1 运行分析图这里本质上是将直的横梁改成了有夹角的两部份，两种结构从运动原理上是完全一样的（见下图），但是直接用杆件实现加工安装困难，所以采用了“拐角”的方式。属于对机构的局部按照工程设计要求进行优化，在原理不变的情况下，通过等效变化以寻求最优的解决方案，这是机械设计中非常重要的内容。图5.2比较图5.2搭接阶段搭接阶段的主要问题是设计和实现的矛盾。实验室条件不可能做到尽善尽美，各种设计之外的问题，比如合适的固定件不够、实验台本身限制等，因此设计和实际的有不同。这里主要总结的问题是关于我们改变拐角杆的位置的情况。按照通常的采油机设计，拐角小杆连接的是油泵，曲柄通过连杆连接主横梁。我们在实验中碰到了一些杆件安装的问题，主要是固定件的变形造成正向安装之后存在转动不顺畅、安装和实验架有位置冲突的现象；但是反向安装则比较顺利。为了更