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《抽油機懸點最大載荷計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1981年華東石油學院學報第3期抽油機懸點最大載荷計算張琪(米油教研室)前言確定在一定抽汲方式下抽油機懸點的最大載荷是選擇抽油設(shè)備及抽油技術(shù)設(shè)計中必須首。,,先解決的問題已有的計算方法不是因過于簡化而誤差較大就是雖然較精確但計算比較。,繁瑣本文將從抽汲過程中抽油桿柱的縱向振動出發(fā)提供一種計算懸點最大載荷的簡化方,。法并與實測資料及其它計算方法進行比較,“”)之后抽油機從上沖程開始到液柱載荷加載完畢(即所謂初變形期抽油桿柱帶著。,,活塞隨懸點做變速運動在此過程中除了液柱和抽油桿柱產(chǎn)生的靜載荷之外還會在抽油桿柱。:上引起動載荷這種動載荷可以認為由
2、兩部分組成初變形期末抽油桿柱運動引起的自由縱振產(chǎn)生的振動載荷和抽油桿柱做變速運動所產(chǎn)生的慣性載荷。由于抽汲液體一般都具有,,;較大的彈性而且液柱質(zhì)量并沒有集中作用在活塞上另外根據(jù)實測井下泵的示功圖[1]及,利用實測光桿載荷由計算機算得的井下泵的示功圖[2]比]液柱載荷并沒有在活塞上(即抽。,。油桿下端)產(chǎn)生明顯的動載荷因此本文忽略了液柱對抽油桿柱動載荷的影響一、抽油桿柱自由縱振產(chǎn)生的振動載荷:在初變形期末激發(fā)起的抽油桿柱的縱向振動可用下面的微分方程來描述=。2旦坦旦蘭竺湯一乙x(1)口t口;式中抽油桿柱任一截面的彈性位移—;自懸點到抽油桿柱任
3、意截面的距離a—,;彈性波在抽油桿柱中的傳播速度等于抽油桿中的聲速t—。從初變形期末算起的時間—。,由于座標原點選在懸點上該問題便成為解一端固定一端自由的細長桿的自由縱振問;初始條件u。一。=oa!(Z)_1,,OU}蓋一二吮甲一l=一V二二一(Zb)口tIt,oL:邊界條件u二一。=oa}(3)二。}(3b)_粵I,,,0X.J.JJ,式中V初變形期末抽油桿下端(活塞)對懸點的相對運動速度(油管下端固定時—;為初變形期末的懸點運動速度)。L抽油桿柱的長度用分離變—量法在上述初始和邊界條件下獲得方程(1)的解(見附錄)為:.__.一SV里一1
4、nZn+1兀x()ux,‘’二-一S‘nn““‘nt(z+1,臼t一百一一〔一(4)可莎ue0萬牙石平萬a。。,式中自由振動的圓頻率功。二二——Z—L。v抽油桿柱的自由縱振在懸點上引起的振動載荷F為__口ulSEAr一1nV()全二二一七A,一不萬--5inn+1)。。t5·口Xlx=o汀ZaEZn+1)2(Z()},O(,式中A抽油桿截面積;—。E鋼的彈性模量—,必,。二。由(5)式可看出懸點的振動載荷是0t的周期函數(shù)周期為2二F二f(。t)隨。。口t的變化如圖1所示rEAV/圖1Fv隨曰0t的變化,由上可知初變形期末激發(fā)的抽油桿柱的自由縱
5、振在懸點引起的振動載荷的振幅(即振:動載荷的最大值)為.EAFvm:x=止一V(6)—,。1假定初變形期懸點載荷接近于靜變形規(guī)律沿桿柱的速度按直線規(guī)律分布桿柱長度、,。越短光桿速度愈小則該假設(shè)愈接近于實際萬5。。,最大振動載荷發(fā)生在。t二吮:一.氣二一萬倪n。實際上由于存在阻尼振動將會隨時間衰矛??-匕Z一=,,功。t處即減故最大振動載荷發(fā)生在要自‘“=、百瓦L(7)a。t。式中出現(xiàn)最大振動載荷的時間—二、抽油桿柱的慣性載荷,,初變形期之后抽油桿柱隨懸點做變速運動必然會由于強迫運動而在抽油桿柱內(nèi)產(chǎn)生。,附加的動載荷為了使問題簡化把強迫運動產(chǎn)生
6、的動載荷只考慮為抽油桿柱隨懸點做加速。、度運動而產(chǎn)生的慣性載荷慣性載荷的大小取決干抽油桿柱的質(zhì)量懸點加速度及其在桿柱。。上的分布懸點加速度的變化決定于抽油機的幾何結(jié)構(gòu)實際抽油機的懸點運動規(guī)律接近于,、,。簡諧運動特別是國產(chǎn)抽油機上下沖程懸點運動不對稱而上沖程更接近于簡諧運動因,。,此可近似地把懸點運動看做為簡諧運動這樣就可根據(jù)文獻〔4〕中所介紹的方法來確定。抽油桿柱的慣性載荷,:簡化為簡諧運動時懸點加速度為a。一普。一?！?a。懸;式中點加速度—;S沖程?！?曲柄角速度尸—。t從上沖程開始算起的時間—Xa二:抽油桿柱距懸點處的加速度為。,xS
7、,‘‘a(chǎn)=茸戶田COS田(t一(9)刁‘.,、—月,自弓二。a應(yīng)式中力波在抽油桿柱中的傳播速度x—dF*:在處單元體上的慣性力將為__._口,x悶.,護、,‘,,、.1‘一,Q二r,=不萬叨“COS叨又t’一)OX(10)—g乙—arq;式中單位長度抽油桿柱的重量—。g重力加速度對(10)—式進行積分就可求得任一時間作用在整個抽油桿柱L上的總慣性力F,:J.,.2、,L0q5X了.F二一ICOS切(t一)dX2g—a,EA··‘·必t夕‘n。t,一〔一()〕(11)a哥普:、11),正比于在期間由(式看出抽油桿柱的慣性力并不正比于加速度的瞬時
8、值碌普_,兀。兀時L。產(chǎn)‘r-竺Et;懸點速度的增量當田t二片十當哪二下廠一反,一一(一若抽油桿柱的慣性力隨而減小十Za乙石a_萬。,;‘竺仁葉,t產(chǎn)時抽油桿柱的慣
