專利名稱：定位換向抽油機動力總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種抽油機動力總成，特別是涉及一種定位換向 抽油機動力總成。[0002]二.背景技術(shù)在油田采油過程中，抽油機是采油作業(yè)中主要的采油設(shè)備之一。 常規(guī)游梁抽油機有沖程較小、自重大、占地多、平衡效果不理想、減速箱輸出扭矩波動 大、效率低等不足。塔架抽油機雖然具有沖程長、重量輕、占地面積小、節(jié)能等優(yōu)點， 但是也存在換向沖擊大、無失載保護等缺陷，其勻速運動使抽油泵在抽吸過程中載荷不 能均勻變化。三.實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合 理、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、操作方便且實現(xiàn)機械換向的定位換向抽油機動力總成。[0004]本實用新型的技術(shù)方案是一種定位換向抽油機動力總成，含有電機、控制 器、卷筒、減速器和手動剎車機構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端 部通過軸承和軸承座安裝在塔架式抽油機的底座上，所述電機與控制器連接，所述卷筒 外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊 帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定后吊帶，所述主軸一端通過聯(lián)軸器與增速器的輸出軸連 接，所述增速器的輸入軸與搖桿的一端固定連接，所述搖桿的另一端與連桿的一端鉸 接，所述連桿的另一端與曲柄的一端鉸接，所述曲柄的另一端與所述減速器的輸出軸固 定連接，所述減速器的輸入軸與所述電機的輸出軸連接，所述搖桿、連桿和曲柄構(gòu)成曲 柄搖桿機構(gòu)，所述電機、增速器和減速器均安裝在所述底座上，所述手動剎車機構(gòu)安裝 于所述減速器的高速端，其手動操作部分安裝于塔架式抽油機的底座上。[0005]所述電機為Y系列三項異步電機，所述控制器采用PLC可編程控制器，精確控 制抽油機的抽油動態(tài)，該控制器還設(shè)有無線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，手持式編程 器即可遠程無線控制抽油機的工作狀態(tài)。[0006]所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有兩個前吊帶環(huán)形槽和兩個后吊帶環(huán)形槽，每一 所述前吊帶環(huán)形槽均與一個前吊帶的一端固定連接，每一所述后吊帶環(huán)形槽均與一個后 吊帶的一端固定連接。[0007]所述卷筒為一體式結(jié)構(gòu)，或者為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個卷筒分體組成，每一卷筒 分體上均設(shè)置有所述前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。[0008]所述卷筒的前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶 和后吊帶分別通過螺栓和壓板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環(huán)形槽 和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面相匹配。[0009]所述增速器為一組可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組；所述減速器為兩級分流式雙圓 弧圓柱式減速器。[0010]所述電機配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小，以改變抽油機的抽油頻次；所 述曲柄上設(shè)置有三個曲柄銷孔，更改曲柄銷的位置，以改變抽油機的沖程。[0011]本實用新型的有益效果是[0012]1、本實用新型采用卷筒纏繞吊帶來實現(xiàn)卷筒變徑，上沖程時，配重輪上纏滿 了吊帶，而提升輪吊帶全部放出，致使此時的輪徑不等，后配重對下部主軸作用的力臂 大，前端的力臂較小，則此時后配重產(chǎn)生的力矩是最大的，減小了減速器要輸出的扭 矩，降低了電機所需電量。在上升的同時后配重的力臂在減小，前端力臂在增大，抽油 機同時也在卸載。到上死點時前端力臂最大，后端力臂最??；反過來重復(fù)了上死點的工 況。上下死點它都減小了電機所需電流，所以它是節(jié)能的。[0013]2、本實用新型采用了自動化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)設(shè)有無線遙感系統(tǒng)，能遠程 控制，手持式編程器，為遠程無線控制抽油機工作狀態(tài)提供了方便。它還可以將運行過 程中的電流、電壓、各點的加速度顯示在顯示屏上，時時監(jiān)測到抽油機各方面參數(shù)。此 時還可以設(shè)置過流保護，在抽油機過載時自動停機，操控方便，安全性高。[0014]3、本實用新型采用了曲柄搖桿機構(gòu)，可以機械換向，刪減了電器換向部分，增 加了電器系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最主要的是刪去了在野外使用性能不太穩(wěn)定的變頻器?？梢詫?現(xiàn)懸點零速度啟動。曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄上設(shè)置有三個曲柄銷孔，通過更改曲柄銷的位 置，能改變抽油機的沖程。同時可以有效地防止抽油桿斷所造成的嚴(yán)重后果。當(dāng)井內(nèi)抽 油桿斷桿時，懸點載荷突然減小，甚至為零，而后面的配重不變，后面的配重會突然下 落，如果是普通的塔架式抽油機的配重將會砸下來，采用該定位換向抽油機動力總成， 即可杜絕此類情況的發(fā)生，因定位換向抽油機動力總成有曲柄搖桿機構(gòu)。[0015]4、本實用新型采用了皮實耐用的Y系列三項異步電機，其配有一組皮帶輪，更 改皮帶輪的大小，能夠改變抽油機的抽油頻次。[0016]5、本實用新型采用了用手動剎車，可以控制抽油機有在任何狀態(tài)下都可以停止 工作，方便了抽油機加、卸載荷。四.
[0017]圖1為定位換向抽油機動力總成的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2為圖1所示定位換向抽油機動力總成的俯視圖[0019]圖3為圖2所示卷筒的剖面圖[0020]圖4為前吊帶在懸點載荷上行時纏繞情況示意圖；[0021]圖5為后吊帶在懸點載荷上行時纏繞情況示意圖；[0022]圖6為前吊帶在懸點載荷下行時纏繞情況示意圖；[0023]圖7為后吊帶在懸點載荷下行時纏繞情況示意圖；[0024]圖8為圖1所示增速器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]圖9為圖8所示增速器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖10為圖1所示搖桿的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖11為圖10所示搖桿的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖12為圖1所示曲柄的銷剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖13為圖1所示連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖14為圖1所示曲柄的結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖15為圖14曲柄的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。五.具體實施方式
實施例參見圖1-圖15，圖中，1-增速器，2-搖桿，3-曲柄銷，4-電機， 5_皮帶，6-連桿，7-減速器，8-減速器皮帶輪，9-軸承座，10-軸承蓋，11-軸承， 12-主軸，13-鍵，14-卷筒，15-軸承蓋，16-聯(lián)軸器，17-電機皮帶輪，18-曲柄， 19-手動剎車機構(gòu)，20-吊帶，21-螺栓，22-壓板，23-油堵，24-吸屑器，25-大齒 輪，26-軸承蓋，27-鍵，28-軸承，29-輸入軸，30-軸承通蓋，31-中間齒輪，32-中 間軸，33-軸承，34-軸承蓋，35-軸承蓋，36-輸出軸，37-軸承，38-軸承座，39-軸 承，40-軸承蓋，41-端蓋，42-錐套，43-螺母，44-上箱體，45-下箱體，46-前吊帶， 47-后吊帶。定位換向抽油機動力總成含有電機4、控制器、卷筒14、減速器7和手動剎車機 構(gòu)19，其中，卷筒14套裝固定在主軸12上，主軸12兩端部通過軸承11和軸承座9安裝 在塔架式抽油機的底座上，電機4與控制器連接(圖中未畫出)，卷筒14外圓表面上分 別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶46，后吊帶環(huán)形 槽用于固定后吊帶47，主軸12 —端通過聯(lián)軸器16與增速器1的輸出軸36連接，增速器 1的輸入軸29與搖桿2的一端固定連接，搖桿2的另一端與連桿6的一端鉸接(曲柄銷3 作為鉸接柱，具體結(jié)構(gòu)參見圖12)，連桿6的另一端與曲柄18的一端鉸接，曲柄18的另 一端與減速器7的輸出軸固定連接，減速器7的輸入軸與電機4的輸出軸連接，搖桿2、 連桿6和曲柄18構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)，電機4、增速器1和減速器7均安裝在底座上，手動 剎車機構(gòu)19安裝于減速器7的高速端，其手動操作部分安裝于塔架式抽油機的底座上?？刂破鞑捎肞LC可編程控制器，精確控制抽油機的抽油動態(tài)，該控制器還設(shè) 有無線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，手持式編程器即可遠程無線控制抽油機的工作狀 態(tài)。卷筒14為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個卷筒分體組成，每一卷筒分體上均設(shè)置有前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。卷筒14也可以是一體式結(jié)構(gòu)，其圓周表面上分別設(shè)置有兩個前 吊帶環(huán)形槽和兩個后吊帶環(huán)形槽。兩個前吊帶46左旋纏繞在兩個內(nèi)側(cè)的前吊帶環(huán)形槽內(nèi)，兩個后吊帶47右旋纏繞 在兩個外側(cè)的后吊帶環(huán)形槽內(nèi)，前吊帶46和后吊帶47反向纏繞在卷筒14上；卷筒14的 前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，前吊帶46和后吊帶47分別通過螺 栓21和壓板22固定在該平面上，壓板22外圓表面與前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外 圓表面相匹配。增速器1為一組可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組，其具體結(jié)構(gòu)參見圖8和圖9，不詳 述；減速器7為兩級分流式雙圓弧圓柱式減速器。工作原理首先，本實用新型利用了曲柄搖桿機構(gòu)的特性，實現(xiàn)了抽油機的自動換向。再者，本實用新型所需啟動扭矩小。啟動時所需起動扭矩的大小，也是決定所 需消耗功率的大小。機械換向變徑塔架式抽油機運動的規(guī)跡幾乎與游梁式抽油機相同。 運動過程為上沖程下死點加速啟動——至上沖程中間開始減速運動——至下沖程中間開 始加速運動速運動——至上沖程中間開始減速運動，周而復(fù)始，近似于簡諧運動。給上
5下死點都給一個較長的加速時間。[0041]根據(jù)曲柄搖桿機構(gòu)的特性，上沖程啟動時，剛開始拔動的增速器1的速度很 慢，此時的被拽引物加速度也很小，電流的波動也很小，隨著曲柄搖桿機構(gòu)的運動，速 度不斷的加快，此時電機4是一穩(wěn)定的加載過程。此時單從電機方面說，消除了部分被 拽引物動量轉(zhuǎn)換所需的能量消耗。如果讓電機4一直處勻速狀態(tài)下，也就會讓被拽引物 動量變化所需的力將會很大[0042]F-Mg = MV/t[0043]M重物質(zhì)量[0044]V重物速度[0045]F重物作用在吊繩上力[0046]g重力加速度[0047]t達到一定速時所需時間[0048]必然電流會很大，電機4內(nèi)耗必然增加。為了減少這個內(nèi)耗必須加長加速時 間。在上死點前的一段距離內(nèi)必須減速；否則，在上死點位置時并不能停止抽油機拽引 物向上運動；曲柄連桿機構(gòu)具有這一急回特性，可以解決這一個問題，而且電機對抽油 機做功。下沖程時，抽油機后配重部分重。抽油機提的是后配重與前端的重量差。也 就是說電機4在重復(fù)抽油機上沖程的動作。它所需電流減小，所以，這一方面它是節(jié)能 的。[0049]另一個節(jié)能原因是卷筒14纏繞吊帶20實現(xiàn)卷筒14(如圖6_圖9)變徑。上 沖程時，配重輪上纏滿了吊帶，而提升輪吊帶全部放出，致使此時的輪徑不等，后配重 對下部主軸作用的力臂大，前端的力臂較小。前后對主軸產(chǎn)生的力矩為[0050]M后=m后 g(r+n后 d)[0051]M 前=m 前 g(r_n后 d)[0052]Mj=后配重在主軸上產(chǎn)生的力矩[0053]Mm后配重在主軸上產(chǎn)生的力矩[0054]Inj=后配重質(zhì)量[0055]IntJ拽引物質(zhì)量[0056]r主軸半徑[0057]吊帶纏繞層數(shù)[0058]d 吊帶厚度[0059]則此時后配重產(chǎn)生的力矩最大，減小了減速器7要輸出的扭矩，降低了電機4 所需電量。在上升的同時后部配重的力臂在減小，前端力臂在增大，抽油機同時也在卸 載。到上死點是前端力臂最大，后端力臂最小；反過來重復(fù)了上死點的工況。上下死點 它都減小了電機所需電流，所以它是節(jié)能的。[0060]工作時，卷筒14滾動，帶動抽油機運動。抽油機的換向是通過曲柄搖桿機構(gòu)達 到的。曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄18上面設(shè)置有三個曲柄銷孔，更改曲柄銷3的位置，以改變 抽油機的沖程。采用Y系列三項異步電機，并且配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小， 以改變抽油機的抽油頻次。[0061]改變曲柄搖桿機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)、改變滾筒的具體結(jié)構(gòu)，以及改變增速器的具體結(jié)構(gòu)能夠組成多個實施例，均為本實用新型的常見變化，在此不一一詳述。
權(quán)利要求1.一種定位換向抽油機動力總成，含有電機、控制器、卷筒、減速器和手動剎車機 構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端部通過軸承和軸承座安裝在塔架 式抽油機的底座上，所述電機與控制器連接，所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán) 形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定 后吊帶，其特征是所述主軸一端通過聯(lián)軸器與增速器的輸出軸連接，所述增速器的 輸入軸與搖桿的一端固定連接，所述搖桿的另一端與連桿的一端鉸接，所述連桿的另一 端與曲柄的一端鉸接，所述曲柄的另一端與所述減速器的輸出軸固定連接，所述減速器 的輸入軸與所述電機的輸出軸連接，所述搖桿、連桿和曲柄構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)，所述電 機、增速器和減速器均安裝在所述底座上，所述手動剎車機構(gòu)安裝于所述減速器的高速 端，其手動操作部分安裝于塔架式抽油機的底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述電機為Y系列 三項異步電機，所述控制器采用PLC可編程控制器，精確控制抽油機的抽油動態(tài)，該控 制器還設(shè)有無線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制，手持式編程器即可遠程無線控制抽油機 的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述卷筒外圓表面 上分別設(shè)置有兩個前吊帶環(huán)形槽和兩個后吊帶環(huán)形槽，每一所述前吊帶環(huán)形槽均與一個 前吊帶的一端固定連接，每一所述后吊帶環(huán)形槽均與一個后吊帶的一端固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述卷筒為一體式 結(jié)構(gòu)，或者為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個卷筒分體組成，每一卷筒分體上均設(shè)置有所述前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述卷筒的前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶和后吊帶分別通過螺栓和壓 板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面 相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述增速器為一組 可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組；所述減速器為兩級分流式雙圓弧圓柱式減速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的定位換向抽油機動力總成，其特征是所述電機 配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小，以改變抽油機的抽油頻次；所述曲柄上設(shè)置有三 個曲柄銷孔，更改曲柄銷的位置，以改變抽油機的沖程。
專利摘要本實用新型公開了一種定位換向抽油機動力總成，它含有電機、控制器、卷筒、減速器和手動剎車機構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端部通過軸承和軸承座安裝在塔架式抽油機的底座上，所述電機與控制器連接，所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定后吊帶，所述主軸一端通過增速器與曲柄搖桿機構(gòu)的一端連接，所述曲柄搖桿機構(gòu)的另一端通過所述減速器與所述電機的輸出軸連接，所述手動剎車機構(gòu)安裝于所述減速器的高速端，其手動操作部分安裝于塔架式抽油機的底座上。本實用新型設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、操作方便且能實現(xiàn)機械換向。
文檔編號E21B43/00GK201802365SQ20102055631
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者婁本和, 孫顏波, 殷秀君 申請人:濮陽市雙發(fā)實業(yè)有限責(zé)任公司