抽油机传动系统优化探讨

陈永

[摘要]对新型抽油机的动力机、减速机构、换向系统、平衡系统等传动系统进行优化，提高动力传递效率，确保抽油机运行稳定、工作效率提升。

[关键词]抽油机 传动系统 优化

一、动力机

目前游梁式抽油机应用最广泛的动力机是鼠笼式三相异步电动机。因其价格便宜，运行维护方便，抽油机仍选用鼠笼式三相异步电动机。

二、减速机构

目前，游梁式抽油机的减速机构多采用带传动加齿轮减速器。冲次调整一般是通过改变抽油机皮带轮的直径或应用多速电动机的不同转速来实现。若应用第一种方式，一般电动机配有三个皮带轮，齿轮减速器主动轴上装有一个大皮带轮。调整冲次时需停机，按不同冲次要求更换电动机轴上规定直径的皮带轮。这种方式调整冲次不方便，工作效率低。若应用多速电动机的不同转速来调整冲次，具有方便、快捷等特点。一般多速电动机有双速、三速两种，可实现二种、三种冲次的调整，也可辅以皮带轮的改变获得多种冲次。但由于多速电动机受到价格高、体积大、对电器控制部分要求高、故障率高的限制，多用于小型抽油机的配置。

根据减速比的要求，齿轮减速器多采用两级或三级齿轮传动，其齿轮多采用双圆弧或渐开线齿形。

在早期生产的抽油机减速器中，采用的是渐开线齿轮。渐开线齿轮由于中心距的可分性及制造，测量方便等许多优点，得到广泛应用，但存在以下缺点：①渐开线齿轮两轮齿在节点处啮合时，两齿面之间的相对运动是纯滚动。但啮合点离节点越远，则两啮合面之间的滑动速度也越大.这种滑动对于齿面的磨损、发热、传动平稳性和效率以及使用寿命都很不利②渐开线外啮合齿轮是凸齿对凸齿的啮合传动，从接触强度看，由于相对曲率半径较小，承载能力受到限制。

为了提高齿轮传动的承载能力和传动平稳性，创造了新的齿轮啮合制——圆弧齿轮，它是将渐开线齿轮轮齿的凸面与凸面相接触，改变成齿廓为圆弧、使凸圆弧齿廓与凹圆弧齿廓相啮合。增大了相对曲率半径，增加了接触面积，提高齿面接触强度。试验表明，单圆弧齿轮接触强度比渐开线齿轮提高0.5～1_5倍，双圆弧齿轮轮齿弯曲强度比渐开线齿轮提高30%，接触强度也比单圆弧齿轮提高近一倍。双圆弧齿轮传动具有承载能力大、效率高、寿命长和工艺简单等优点，目前我国抽油机行业几乎全部采用双圆弧齿轮减速器。

中国——迈特传动公司生产的J系列螺旋锥齿轮减速机，采用两对斜齿轮和一对螺旋锥齿轮传动，使输入和输出呈直角。重合系数大、承载力强、传动平稳可靠。齿轮均采用合金钢渗碳淬火，齿轮硬度高，耐磨性好。MH系列转臂行星式无级变速机，结构简单、操作方便，具有受力均匀、调速灵敏度高、传动平稳、承载力强等特性，适宜于连续工作，且能在负载中按需要无级调速。J系列螺旋锥齿轮减速机与MD系列无级变速机组合，输出转速低扭矩大。在调速范围内，输出转速可任意变化。

本文对冲程为1_8m的小型抽油机选用螺旋锥齿轮减速机与无级变速机组合。对冲程为2.1m，2.5m，3m的小型抽油机选用带传动加双圆弧齿轮减速机。

三、换向系统

换向系统将减速器输出轴的旋转运动变成悬点的上下往复运动。实现驴头上、下往复摆动的方式很多，但铰链四杆机构是优选的结构。因为其结构简单、可靠性高、驴头摆动换向平稳（换向时速度等于零）等，所以本文中小型游梁式抽油机采用铰链四杆机构换向系统。其中冲程为2.1m，2.5m，3m的小型抽油机选用双曲柄、双连杆。而冲程为1_8m的小型抽油机载荷较小，选用双曲柄、双连杆和单曲柄、单连杆两种方案。

四、平衡系统

平衡系统是针对抽油机特殊的载荷情况用来调节原动机的负荷，以保证原动机正常运转的系统。游梁式抽油机的平衡分为机械平衡和气动平衡，其特点见表1。

抽油机冲程为1.8m的小型抽油机选用复合偏置平衡，冲程为2.1m，2.5m，3m的小型抽油机选用曲柄偏置平衡或复合偏置平衡。

五、新型抽油机结构特点

（1）增大了游梁前后臂长度比并且增大了游梁摆角，使抽油机冲程增大而整机体积和质量减小。

（2）抽油机采用曲柄偏置平衡或游梁、曲柄复合偏置平衡方式，曲柄平衡机构重心与输出轴中心线的连线具有一个固定的偏置角（或称异相角），这样可以降低减速器输出轴峰值扭矩。复合偏置平衡进一步提高了抽油机平衡效果，因而减速器、电机均可相应减小，从而达到既降低整机重量又实现节能的目的。

（3）抽油机采用螺旋锥齿轮减速机与无级变速机组合减速机构，输出转速低扭矩大，降低了抽油机的冲次。并且可以带负载无级调速。传动比可在212.28～1061.4之间任意变化，输出转速可在1.4～6.8之间任意变化。调冲次非常方便，大大减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。CYJ3-1515A型常规游梁式抽油机，只有7，10，15三种冲数，需要靠更换皮帶轮直径调冲次。

此外，采用螺旋锥齿轮减速机与无级变速机组合减速机构，使抽油机整体长度进一步减小。

（4）抽油机采用单曲柄、单连杆结构方式，取消了横梁，使抽油机结构更为简单，并且不需考虑两曲柄剪刀差的问题，维护更加方便。

（5）抽油机的驴头采用锁块式让位方式，可实现不上驴头就能让位复位，极大的方便了工人作业需要。