一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，主要由可以正反轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、下絲杠連桿機(jī)構(gòu)、下支座、支撐桿、環(huán)形齒輪、平衡塊、曲柄、小齒輪、凸臺、支座、軸、錐齒輪、上支座、螺母連桿機(jī)構(gòu)、絲杠、曲柄軸組成。絲杠固定在支座上；螺母連桿機(jī)構(gòu)安裝在絲杠上且與上下兩平衡塊連接，在絲桿左端上安裝一個錐齒輪，錐齒輪與對應(yīng)錐齒輪嚙合傳動；環(huán)形齒輪通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)連接；通過電氣自動控制使得步進(jìn)電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)下絲杠連桿機(jī)構(gòu)左右移動，使得小齒輪與環(huán)形齒輪左右嚙合，實現(xiàn)平衡塊在曲柄上的左右移動。當(dāng)平衡塊移動到相應(yīng)的位置時，斷開小齒輪與環(huán)形齒輪的嚙合，起到自動調(diào)節(jié)平衡的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、降低能耗。
【專利說明】
一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，用于游梁式抽油機(jī)中，屬于石油機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在油田的日常生產(chǎn)過程中，衡量游梁式抽油機(jī)能耗和壽命的一個重要指標(biāo)是抽油機(jī)的平衡狀態(tài)，而抽油機(jī)在一個工作循環(huán)內(nèi)載荷是不均勻的。
[0003]從懸點載荷的變化規(guī)律，即示功圖可以看出:游梁式抽油機(jī)在整個工作循環(huán)內(nèi)載荷是不均勻的。對靜載荷來說，上沖程時，驢頭懸點需提起抽油桿和油柱，這時電動機(jī)要付出很大的能量;到下沖程時，抽油桿依靠自重就可以下落，不但不需要電動機(jī)付出能量，反而對電動機(jī)做功，使電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)。因此，電動機(jī)在上、下沖程中的載荷是非常不均勻的，而懸點運動速度和加速度的變化又加劇了這種不均勻性，載荷的不均勻性嚴(yán)重地影響了四連桿機(jī)構(gòu)、減速器和電動機(jī)的壽命，也惡化了抽油桿的工作條件，使抽油桿斷裂次數(shù)顯著增加，所以，在游梁式抽油機(jī)一抽油栗裝置中必須合理地解決平衡問題，盡可能消除負(fù)功，使電動機(jī)、減速箱的載荷均勻變化。抽油機(jī)在工作過程中或多或少會處在不平衡的狀態(tài)下運行對于已無法通過自身平衡配置來進(jìn)行調(diào)節(jié)的抽油機(jī)，則會通過在抽油機(jī)上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置的方式來調(diào)節(jié)平衡。
[0004]在現(xiàn)有的抽油機(jī)平衡調(diào)節(jié)中，大多都是人工手動調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)之前需要測出抽油機(jī)的不平衡度，計算出曲柄移動的距離，且抽油機(jī)要停止工作，整個過程消耗的時間較長，人工強(qiáng)度大，效率低，一般需要多次調(diào)節(jié)，精度較低，這樣會減少抽油機(jī)的產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，實現(xiàn)通過在曲柄上安裝平衡調(diào)節(jié)裝置的方式來自動調(diào)節(jié)平衡。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，主要由可以正反轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、下絲杠連桿機(jī)構(gòu)、下支座、支撐桿、環(huán)形齒輪、平衡塊、曲柄、小齒輪、凸臺、支座、軸、錐齒輪、上支座、螺母連桿機(jī)構(gòu)、絲杠、曲柄軸組成。在曲柄上安裝的平衡塊隨著滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動而在曲柄上移動，從而改變平衡塊在曲柄上的位置使抽油機(jī)到達(dá)平衡狀態(tài);在曲柄的內(nèi)側(cè)表面兩端安裝有上支座，絲杠固定在支座上；螺母連桿機(jī)構(gòu)安裝在絲杠上且與上下兩平衡塊連接，這樣就可以實現(xiàn)當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動的同時，平衡塊在曲柄上移動;在絲桿的左端上安裝有一個錐齒輪，錐齒輪與對應(yīng)的錐齒輪嚙合傳動;對應(yīng)錐齒輪固定安裝在支座上的軸上，支座安裝在固定在曲柄最左端的凸臺上;軸的另一端安裝有小齒輪，小齒輪與環(huán)形齒輪實現(xiàn)嚙合傳動；環(huán)形齒輪通過支撐桿與固定在地面上的下支座上的下絲杠連桿機(jī)構(gòu)連接在一起;環(huán)形齒輪通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)連接;通過電氣自動控制使得步進(jìn)電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)下絲杠連桿機(jī)構(gòu)左右移動，使得小齒輪與環(huán)形齒輪左右嚙合，實現(xiàn)平衡塊在曲柄上的左右移動。當(dāng)平衡塊移動到相應(yīng)的位置時，斷開小齒輪與環(huán)形齒輪的嚙合，使抽油機(jī)重新達(dá)到平衡狀態(tài)，起到自動調(diào)節(jié)平衡的目的。
[0008]小齒輪與環(huán)形齒輪嚙合時，環(huán)形齒輪的半徑中心和曲柄軸的中心在同一直線上，這樣就可以使兩者能在一段圓弧上嚙合;環(huán)形齒輪的左右兩邊圓弧都有齒，且兩圓弧之間的距離大于小齒輪的直徑。當(dāng)抽油機(jī)處于平衡狀態(tài)時，環(huán)形齒輪處在中間位置固定不動，兩者不發(fā)生嚙合；當(dāng)抽油機(jī)不平衡時，環(huán)形齒輪在下絲杠連桿機(jī)構(gòu)的作用下左右移動到固定位置不動，當(dāng)環(huán)形齒輪右移時，兩者相當(dāng)于外嚙合，當(dāng)環(huán)形齒輪左移時，兩者相當(dāng)于內(nèi)嚙合。
[0009]電氣自動控制裝置的實現(xiàn)過程是:在抽油機(jī)上安裝有功率檢測元件，可以直接測出抽油機(jī)在上、下沖程過程中的功率P上、Pr，將檢測到的功率信號傳輸?shù)街醒胩幚砥鲝亩嬎愠龃藭r抽油機(jī)的平衡率Ρ±/Ρτ，當(dāng)平衡率Ρ±/Ρ下不屬于80%—100%這個范圍時，表明此時抽油機(jī)處在不平衡的狀態(tài)。這時，電氣自動控制裝置會根據(jù)計算出的平衡率來確定出平衡塊需要移動的距離和方向以及電機(jī)應(yīng)該正傳還是反轉(zhuǎn)，同時讓電機(jī)通電，這樣可以將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動通過齒輪傳動、滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而轉(zhuǎn)化成平衡塊的直線運動，當(dāng)平衡塊移動到相應(yīng)的位置時，然后電機(jī)斷電，這樣使抽油機(jī)重新達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0010]這樣整個過程就可以實現(xiàn)游梁式抽油機(jī)在不停機(jī)的情況下曲柄平衡自動調(diào)節(jié)，且不需要人工手動去調(diào)節(jié)，整個過程消耗的時間少，效率較高。
[0011]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1、整個曲柄平衡自動調(diào)節(jié)消耗的時間短，效率高，不需要人工操作，抽油機(jī)不需要停機(jī)調(diào)節(jié)平衡，這樣抽油機(jī)的生產(chǎn)效率提高了，產(chǎn)量增加。2、整個結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)，可以減少整個結(jié)構(gòu)的重量，降低能源消耗。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1中的俯視圖。
[0014]圖中:1.步進(jìn)電機(jī)，2.聯(lián)軸器，3.下絲杠連桿機(jī)構(gòu)，4.下支座，5.支撐桿，6.環(huán)形齒輪，7.平衡塊，8.曲柄，9.小齒輪，10.凸臺，11.支座，12.軸，13.錐齒輪，14.錐齒輪，15.上支座，16.螺母連桿機(jī)構(gòu)，17.絲杠，18.曲柄軸。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0016]如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，主要由1.步進(jìn)電機(jī)I，2.聯(lián)軸器2，3.下絲杠連桿機(jī)構(gòu)3，4.下支座4，5.支撐桿5，6.環(huán)形齒輪6，7.平衡塊7，8.曲柄8，9.小齒輪9，10.凸臺10，11.支座，12.軸，13.錐齒輪，14.錐齒輪，15.上支座，16.螺母連桿機(jī)構(gòu)，17.絲杠，18.曲柄軸組成。在曲柄8上安裝的平衡塊7隨著滾珠絲杠17的轉(zhuǎn)動而在曲柄8上移動，從而改變平衡塊7在曲柄8上的位置使抽油機(jī)到達(dá)平衡狀態(tài);在曲柄8的內(nèi)側(cè)表面兩端安裝有上支座15，絲杠17固定在上支座15上；螺母連桿機(jī)構(gòu)16安裝在絲杠17上且與上下兩平衡塊7連接，這樣就可以實現(xiàn)當(dāng)絲杠17轉(zhuǎn)動的同時，平衡塊7在曲柄8上移動；在絲桿17的左端上安裝有一個錐齒輪14，錐齒輪14與對應(yīng)的錐齒輪13嚙合傳動;錐齒輪13固定安裝在支座11上的軸12上，支座11安裝在固定在曲柄8最左端的凸臺10上;軸12的另一端安裝有小齒輪9，小齒輪9與環(huán)形齒輪6實現(xiàn)嚙合傳動，環(huán)形齒輪6通過支撐桿5與固定在地面上的下支座4上的下絲杠連桿機(jī)構(gòu)3連接在一起，環(huán)形齒輪6通過聯(lián)軸器2與步進(jìn)電機(jī)I連接;通過電氣自動控制使得步進(jìn)電機(jī)I可以正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)下絲杠連桿機(jī)構(gòu)3左右移動，使得小齒輪9與環(huán)形齒輪6左右嚙合，實現(xiàn)平衡塊7在曲柄8上的左右移動；當(dāng)平衡塊7移動到相應(yīng)的位置時，斷開小齒輪9與環(huán)形齒輪6的嚙合，使抽油機(jī)重新達(dá)到平衡狀態(tài)，起到自動調(diào)節(jié)平衡的目的。
[0017]小齒輪9與環(huán)形齒輪6嚙合時，環(huán)形齒輪6的半徑中心和曲柄軸18的中心在同一直線上，這樣就可以使兩者能在一段圓弧上嚙合;環(huán)形齒輪6的左右兩邊圓弧都有齒，且兩圓弧之間的距離大于小齒輪9的直徑；當(dāng)抽油機(jī)處于平衡狀態(tài)時，環(huán)形齒輪6處在中間位置固定不動，兩者不發(fā)生嚙合；當(dāng)抽油機(jī)不平衡時，環(huán)形齒輪6在下絲杠連桿機(jī)構(gòu)3的作用下左右移動到固定位置不動；當(dāng)環(huán)形齒輪6右移時，兩者相當(dāng)于外嚙合，當(dāng)環(huán)形齒輪6左移時，兩者相當(dāng)于內(nèi)嚙合。
[0018]電氣自動控制裝置的實現(xiàn)過程是，在抽油機(jī)上安裝有功率檢測元件，可以直接測出抽油機(jī)在上、下沖程過程中的功率P上、Pr，將檢測到的功率信號傳輸?shù)街醒胩幚砥鲝亩嬎愠龃藭r抽油機(jī)的平衡率Ρ±/Ρτ;當(dāng)平衡率Ρ±/Ρ下不屬于80%—100%這個范圍時，表明此時抽油機(jī)處在不平衡的狀態(tài);這時，電氣自動控制裝置會根據(jù)計算出的平衡率來確定出平衡塊7需要移動的距離和方向以及步進(jìn)電機(jī)I應(yīng)該正傳還是反轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，主要由可以正反轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)(I)、聯(lián)軸器(2)、下絲杠連桿機(jī)構(gòu)(3)、下支座(4)、支撐桿(5)、環(huán)形齒輪(6)、平衡塊(7)、曲柄(8)、小齒輪(9)、凸臺(10)、支座(11)、軸(12)、錐齒輪(13)、錐齒輪(14)、上支座(15)、螺母連桿機(jī)構(gòu)(16)、絲杠(17)、曲柄軸(I8)組成，其特征在于，在曲柄(8)上安裝的平衡塊(7)隨著滾珠絲杠(17)的轉(zhuǎn)動而在曲柄(8)上移動，從而改變平衡塊(7)在曲柄(8)上的位置使抽油機(jī)到達(dá)平衡狀態(tài);在曲柄(8)的內(nèi)側(cè)表面兩端安裝有上支座(15)，絲杠(17)固定在上支座(I5)上;螺母連桿機(jī)構(gòu)(16)安裝在絲杠17上且與上下兩平衡塊(7)連接，這樣就可以實現(xiàn)當(dāng)絲杠17轉(zhuǎn)動的同時，平衡塊(7)在曲柄(8)上移動;在絲桿17的左端上安裝有一個錐齒輪(14)，錐齒輪(14)與對應(yīng)的錐齒輪(13)嚙合傳動;錐齒輪(13)固定安裝在支座(11)上的軸(12)上，支座(11)安裝在固定在曲柄(8)最左端的凸臺(10)上;軸(12)的另一端安裝有小齒輪(9)，小齒輪(9)與環(huán)形齒輪(6)實現(xiàn)嚙合傳動;環(huán)形齒輪(6)通過支撐桿(5)與固定在地面上的下支座(4)上的下絲杠連桿機(jī)構(gòu)(3)連接在一起，環(huán)形齒輪(6)通過聯(lián)軸器(2)與步進(jìn)電機(jī)(I)連接;通過電氣自動控制使得步進(jìn)電機(jī)(I)可以正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)下絲杠連桿機(jī)構(gòu)(3)左右移動，使得小齒輪(9)與環(huán)形齒輪(6)左右嚙合，實現(xiàn)平衡塊(7)在曲柄(8)上的左右移動；當(dāng)平衡塊(7)移動到相應(yīng)的位置時，斷開小齒輪(9)與環(huán)形齒輪(6)的嚙合，使抽油機(jī)重新達(dá)到平衡狀態(tài)，起到自動調(diào)節(jié)平衡的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，其特征在于，小齒輪(9)與環(huán)形齒輪(6)嚙合時，環(huán)形齒輪(6)的半徑中心和曲柄軸(18)的中心在同一直線上，這樣就可以使兩者能在一段圓弧上嚙合;環(huán)形齒輪(6)的左右兩邊圓弧都有齒，且兩圓弧之間的距離大于小齒輪(9)的直徑；當(dāng)抽油機(jī)處于平衡狀態(tài)時，環(huán)形齒輪(6)處在中間位置固定不動，兩者不發(fā)生嚙合；當(dāng)抽油機(jī)不平衡時，環(huán)形齒輪(6)在下絲杠連桿機(jī)構(gòu)(3)的作用下左右移動到固定位置不動；當(dāng)環(huán)形齒輪(6)右移時，兩者相當(dāng)于外嚙合，當(dāng)環(huán)形齒輪(6)左移時，兩者相當(dāng)于內(nèi)嚙合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)節(jié)曲柄平衡裝置，其特征在于，電氣自動控制裝置的實現(xiàn)過程是，可以直接測出抽油機(jī)在上、下沖程過程中的功率Pi:、P下，將檢測到的功率信號傳輸?shù)街醒胩幚砥鲝亩嬎愠龃藭r抽油機(jī)的平衡率P±/P下;當(dāng)平衡率P±/P下不屬于80 % —100%這個范圍時，表明此時抽油機(jī)處在不平衡的狀態(tài);這時，電氣自動控制裝置會根據(jù)計算出的平衡率來確定出平衡塊(7)需要移動的距離和方向以及步進(jìn)電機(jī)(I)應(yīng)該正傳還是反轉(zhuǎn)。
【文檔編號】E21B43/00GK105863570SQ201610264088
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】鐘功祥, 李小華, 陳定鈺, 彭彩珍, 石強(qiáng)
【申請人】西南石油大學(xué)