抽油機(jī)教學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及教學(xué)模型領(lǐng)域，特別是一種抽油機(jī)教學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣裝備是石油鉆采行業(yè)不可或缺的重要組成部分，而抽油機(jī)則是其中應(yīng)用最廣泛的采油設(shè)備。目前，機(jī)械平衡游梁式抽油機(jī)是應(yīng)用最多的設(shè)備，但是很多學(xué)生在生活中難以見(jiàn)到實(shí)物，且很難將理論課程與實(shí)體機(jī)械相結(jié)合。尤其是涉及抽油桿運(yùn)動(dòng)軌跡，講解起來(lái)非常抽象難懂，需要有能夠直觀展示運(yùn)動(dòng)軌跡的教具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抽油機(jī)教學(xué)裝置，能夠直觀展示抽油桿及其內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)軌跡，且使模型的組裝更為方便便捷，并能夠采用其中的大部分零件組裝成常用的多種結(jié)構(gòu)，便于模擬和展示多種結(jié)構(gòu)抽油機(jī)的抽油桿及其內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)軌跡。使教學(xué)更為生動(dòng)直觀、貼近生產(chǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種抽油機(jī)教學(xué)裝置，包括底座，底座上安裝有支架和驅(qū)動(dòng)裝置，支架通過(guò)游梁支座與游梁連接，在游梁的一端設(shè)有驢頭，在底座上設(shè)有沿底座長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的齒條，齒條與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合連接，齒條靠近驢頭的一端設(shè)有繪圖板，驢頭通過(guò)懸繩與抽油桿連接，在抽油桿上固設(shè)有繪圖筆，繪圖筆的筆頭與繪圖板接觸。
[0005]在抽油桿的外壁設(shè)有開(kāi)口槽，繪圖筆穿過(guò)開(kāi)口槽與活塞固定連接；
或者繪圖筆固定安裝在抽油桿的外壁。
[0006]在底座上設(shè)有多個(gè)用于安裝驅(qū)動(dòng)裝置和支架的孔，以便根據(jù)需要將驅(qū)動(dòng)裝置和支架安裝在不同的位置；
在游梁的的兩端設(shè)有多組連接銷孔，用于與驅(qū)動(dòng)裝置的連桿鉸接，以分別組合成多種形式的抽油機(jī)模型。
[0007]支架與底座固定連接，支架通過(guò)游梁支座與游梁的主游梁鉸接，主游梁的一端設(shè)有驢頭，主游梁的另一端通過(guò)游梁連接銷孔與后游梁連接，后游梁通過(guò)常規(guī)型連接銷孔與驅(qū)動(dòng)裝置的連桿鉸接，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在支架遠(yuǎn)離驢頭的一側(cè)。
[0008]支架與底座固定連接，支架通過(guò)游梁支座與游梁的主游梁鉸接，主游梁的一端設(shè)有驢頭，主游梁的另一端通過(guò)游梁連接銷孔與后游梁連接，后游梁通過(guò)異相型連接銷孔與驅(qū)動(dòng)裝置的連桿鉸接，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在支架遠(yuǎn)離驢頭的一側(cè)。
[0009]支架與底座固定連接，支架通過(guò)游梁支座與游梁的主游梁鉸接，主游梁的一端設(shè)有驢頭，主游梁的另一端通過(guò)游梁連接銷孔與彎游梁連接，彎游梁通過(guò)彎游梁銷孔與驅(qū)動(dòng)裝置的連桿鉸接，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在支架遠(yuǎn)離驢頭的一側(cè)；
在連桿上設(shè)有多個(gè)連桿連接銷孔，以調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度。
[0010]支架與底座固定連接，支架通過(guò)游梁支座與連接游梁鉸接，連接游梁通過(guò)游梁連接銷孔與主游梁的一端連接，主游梁的另一端設(shè)有驢頭，主游梁還通過(guò)靠近驢頭位置的前置型連接銷孔與驅(qū)動(dòng)裝置的連桿鉸接，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在支架遠(yuǎn)離驢頭的一側(cè)。
[0011]所述的驢頭中，兩側(cè)的驢頭側(cè)板之間固定安裝有前置驢頭芯板。
[0012]所述的驅(qū)動(dòng)裝置中，電機(jī)通過(guò)減速器與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，驅(qū)動(dòng)齒輪的軸與曲柄固定連接，曲柄與連桿鉸接。
[0013]在曲柄的自由端還設(shè)有配重銷孔，以安裝不同的配重。
[0014]本發(fā)明的工作原理是:電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在經(jīng)過(guò)減速箱兩次減速后，利用四連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼依K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)水平的直線運(yùn)動(dòng)。懸繩和齒條的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，使懸繩下方的抽油桿及活塞通過(guò)繪圖筆在繪圖板上繪制出運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0015]現(xiàn)實(shí)中的抽油機(jī)通過(guò)驢頭、懸繩、光桿、抽油桿帶動(dòng)深井栗抽油。其中核心部件即為本發(fā)明中的四連桿機(jī)構(gòu)，由曲柄、連桿、游梁、支架和底座的連線組成。由于支架和底座的桿為固定桿，當(dāng)曲柄作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，尾軸承必然以中軸承為圓心，作圓弧運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)的游梁前端也以中軸承為圓心，以前臂長(zhǎng)為半徑作圓弧運(yùn)動(dòng)。而驢頭弧面恰恰也是以中軸承為圓心，以前臂長(zhǎng)為半徑的圓弧，懸繩又是用毛辮子與驢頭軟連接，因此其切點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是垂直直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。四連桿機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是承載、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和實(shí)現(xiàn)平衡，同時(shí)，其設(shè)計(jì)的合理性對(duì)抽油機(jī)的工作性能和整機(jī)輪廓尺寸與重量都有重大影響。
[0016]四連桿機(jī)構(gòu)，在曲柄旋轉(zhuǎn)一周中，有兩個(gè)位置使曲柄和連桿位于同一直線上，稱為極限位置。這兩條直線之間的夾角稱為極位夾角λ。按照極位夾角的不同產(chǎn)生三種機(jī)構(gòu):
λ = O對(duì)稱機(jī)構(gòu)，及連桿與游梁鉸接點(diǎn)與減速箱輸出軸中心處在同一垂直線上，如如常規(guī)后置式游梁抽油機(jī)；
λ >0或λ < O都屬于偏移機(jī)構(gòu)。異相曲柄游梁式抽油機(jī)屬于λ > O偏移機(jī)構(gòu)，SP減速箱輸出軸中心向后移動(dòng)，一般λ取12°左右，當(dāng)驢頭在右側(cè)，電動(dòng)機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，上行程慢，動(dòng)載減小，最大懸點(diǎn)載荷下降，抽油機(jī)承載能力可以充分利用，進(jìn)而改善抽油桿受力狀況。下行程快，動(dòng)載增加，有可能造成抽油桿下行困難。如果減速箱允許逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，則上行程快下行程慢。而前置式游梁抽油機(jī)屬于λ <O偏移機(jī)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明提供的一種抽油機(jī)教學(xué)裝置，通過(guò)采用驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)齒條獲得水平位移的參數(shù)，通過(guò)抽油桿和活塞獲得垂直位移的參數(shù)，從而得到抽油桿和活塞的運(yùn)動(dòng)曲線。使教學(xué)非常直觀易懂。通過(guò)將驢頭、游梁、連桿、曲柄和底座設(shè)置多排銷孔，使之成為了拆卸或移動(dòng)的形式，從而能夠演示多種包括常規(guī)型、彎游梁型、前置型和異相型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作軌跡，并能夠形象的比較各種結(jié)構(gòu)的不同之處。采用組合方案后，絕大部分零件都能夠重復(fù)使用。本發(fā)明的抽油機(jī)教學(xué)裝置教學(xué)形象易懂，能大幅提高學(xué)習(xí)效率，組合式的結(jié)構(gòu)使得互換性教學(xué)更具高效性及生動(dòng)性，自由式裝卸能夠進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力及思維能力。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明的常規(guī)型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的彎游梁型型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的前置型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的異相型抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明的常規(guī)型抽油機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:驢頭1，驢頭側(cè)板11，驢頭芯板12，前置驢頭芯板13，游梁支座2，中軸承21，支架22，主游梁3，游梁連接銷孔31，前置型連接銷孔32，后游梁4，異相型連接銷孔41，常規(guī)型連接銷孔42，尾軸承43，連桿5，連桿連接銷孔51，底座6，曲柄7，曲柄軸承71，配重銷孔72，驅(qū)動(dòng)軸軸承73，驅(qū)動(dòng)齒輪74，彎游梁8，彎游梁銷孔81，連接游梁9，懸繩10，驢頭側(cè)板11，驢頭芯板12，齒條13，繪圖板14，抽油桿15，活塞16，繪圖筆17。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1~4中，一種抽油機(jī)教學(xué)裝置，包括底座6，底座6上安裝有支架22和驅(qū)動(dòng)裝置，支架22通過(guò)游梁支座2與游梁連接，在游梁的一端設(shè)有驢頭1，在底座6上設(shè)有沿底座6長(zhǎng)度方向滑動(dòng)的齒條13，齒條13與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)齒輪74嚙合連接，齒條13靠近驢頭I的一端設(shè)有繪圖板14，驢頭I通過(guò)懸繩10與抽油桿連接，在抽油桿上固設(shè)有繪圖筆17，繪圖筆17的筆頭與繪圖板14接觸。由此結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)齒輪74在帶動(dòng)驢頭I上下擺動(dòng)的同時(shí)，還帶動(dòng)齒條13作直線運(yùn)動(dòng)，從而使繪圖筆17在繪圖板14繪制出抽油桿的運(yùn)行曲線。
[0025]優(yōu)選的方案如圖1~4中，在抽油桿15的外壁設(shè)有開(kāi)口槽，繪圖筆17穿過(guò)開(kāi)口槽與活塞16固定連接；由此結(jié)構(gòu)，繪制的是抽油桿內(nèi)的活塞16的運(yùn)行軌跡。由于原油對(duì)活塞的影響，活塞16的運(yùn)動(dòng)軌跡和抽油桿15外壁的運(yùn)行軌跡是不同的。
[0026]或者另一可選的方案中，繪圖筆17固定安裝在抽油桿15的外壁。由此結(jié)構(gòu)，繪制的是抽油桿15外壁的運(yùn)行軌跡。
[0027]優(yōu)選的