优化设计作业要求。
每人按规定格式编写设计计算说明书1份; 计算说明书附运动分析计算程序和抽油机悬点位移、速度、加速度曲线(以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点)。
一、后置式游梁式抽油机几何尺寸参数计算。
1、几何关系。
图1为后置式游梁抽油机的机构简图。为便于讨论,采用下例符号:
—游梁前臂长度,m ;
—游梁后臂长度,m;
—连杆长度,m;
—曲柄半径,m;
—游梁支承中心到减速器输出轴中心的水平距离,m;
—游梁支承中心到减速器输出轴中心的垂直高度,m;
—基杆长度,即游梁支承中心到减速器输出轴中心的距离,m;
—曲柄销中心到游梁支承中心之间的距离,m ;
—曲柄转角,以曲柄半径处于12点钟位置
作为零度,曲柄顺时针方向旋转,rad;
—基杆与垂线的夹角,rad;
—游梁后臂与连杆的夹角,即传动角,rad;
—游梁后臂与的夹角,rad;
—基杆与的夹角,rad;
—游梁后臂与基杆的夹角,rad,(等于时);
—当光杆位于上死点时,游梁后臂与基杆的夹角,rad;
—当光杆位于下死点时,游梁后臂与基杆的夹角,rad;
—连杆与曲柄半径的夹角,rad;
—基杆与曲柄半径的夹角,rad;
—游梁后臂与水平线的夹角,以水平位置作为零度,沿顺时针旋转为正。
——机构极位夹角。
—初始角,即上冲程起始点时刻(即光杆处在最低位置时)而曲柄对应的转角。
—游梁摆动角位移。
2.角计算。
设抽油机以顺时针方向旋转,基杆夹角为。
3.β角计算
4.游梁摆角计算。
5.扭矩因数tf计算。
6.计算游梁摆角。
7.计算冲程长度si
8.游梁后臂与基杆的最小夹角、最大夹角。
9.最小传动角、最大传动角。
10.机构极位夹角。
11.上冲程起始点时刻曲柄初始角。
12.上、下时游梁前臂相对于水平线摆动角。
二、抽油机运动分析计算。
以光杆处在最低位置时作为计算位置的起始点。当游梁摆动角位移为时,悬点速度和加速度由以下公式计算。
1.悬点速度计算
式中: ,为抽油机冲次,。
2.悬点加速度。
3.游梁摆动的角加速度。
三、常规抽油机机构尺寸的优化设计。
1 目标函数。
抽油机机构简图见左图,考虑以杆长为设计变量比较直观。输入初始点也比较方便。
当给定抽油机s,冲程
则。设计变量选用四连杆几何尺寸和定位尺寸c,p,r, i, h,即。
目标函数分别如下。
1)上冲程最大扭矩因数最小。
在载荷与平衡扭矩确定的情况下,为追求极小化,一般认为可降低减速器峰值扭矩,减小扭矩的波动,因而可以减小均方根扭矩与电动机功率。在进行极小化中,采用目标函数。
仅代表连杆机构的运动学参数,而没有反映出抽油机的扭矩特性。
2)上冲程悬点最大加速度最小。
追求加速度极小化,理论上可减小最大悬点动载荷,控制减速器峰值扭矩,但它与扭矩因数一样,只是运动指标。其目标函数为。
3.2 约束条件。
约束条件是对设计变量取的限制条件,约束条件有:
1)曲柄存在条件(非线性不等式约束):,并规定、、、取值范围保证为最长杆,为最短杆。参考国内外现有机型,当冲程时,各杆长之比取值范围:
0.2r/k0.35,0.7p/k0.85,0.4c/k0.7,1a/c1.8 (3-1)
2)极位夹角限制(非线性不等式约束):上冲程曲柄转角为,下冲程曲柄转角为。控制极位夹角可以控制上下冲程运动时间。即
3)游梁摆角限制(非线性不等式约束)
4)初始角限制(非线性不等式约束)
5)最小传动角、最大传动角限制(非线性不等式约束)
6)游梁前臂相对于水平线摆动角限制(非线性不等式约束)
7)基杆倾角的限制(非线性不等式约束)
四、异相曲柄平衡抽油机机构尺寸的优化设计。
1 目标函数。
抽油机机构简图见左图,考虑以杆长为设计变量比较直观。输入初始点也比较方便。
当给定抽油机s,冲程
则。设计变量选用四连杆几何尺寸和定位尺寸c,p,r, i, h,即。
目标函数分别如下。
1)上冲程最大扭矩因数最小。
在载荷与平衡扭矩确定的情况下,为追求极小化,一般认为可降低减速器峰值扭矩,减小扭矩的波动,因而可以减小均方根扭矩与电动机功率。在进行极小化中,采用目标函数。
仅代表连杆机构的运动学参数,而没有反映出抽油机的扭矩特性。
2)上冲程悬点最大加速度最小。
追求加速度极小化,理论上可减小最大悬点动载荷,控制减速器峰值扭矩,但它与扭矩因数一样,只是运动指标。其目标函数为。
3.2 约束条件。
约束条件是对设计变量取的限制条件,约束条件有:
1)曲柄存在条件(非线性不等式约束):,并规定、、、取值范围保证为最长杆,为最短杆。参考国内外现有机型,当冲程时,各杆长之比取值范围:
0.2r/k0.35,0.7p/k0.85,0.4c/k0.7,1a/c1.8 (3-1)
2)极位夹角限制(非线性不等式约束):上冲程曲柄转角为,下冲程曲柄转角为。控制极位夹角可以控制上下冲程运动时间。即。
3)游梁摆角限制(非线性不等式约束)
4)初始角限制:。
5)最小传动角、最大传动角限制(非线性不等式约束)
6)游梁前臂相对于水平线摆动角限制(非线性不等式约束)
7)基杆倾角的限制(非线性不等式约束)
一、前置式游梁式抽油机几何尺寸参数计算。
前置式游梁抽油机分为机械平衡和气平衡两种,气平衡式前置抽油机具有节能效果好,重量轻,平衡效果好而受到用户的好评,但是其失载的危险性也令人担扰。机械平衡前置式抽油机具有运转平稳,可靠性高等特点。
前置式抽油机的机构运动简图如图1所示,各符号的意义如图中定义。
图1 前置式抽油机的机构简图。
图中 a—游梁前臂长;
c—游梁后臂长;
p—连杆长度;
r—曲柄半径;
i—游梁支承中心到减速器输出轴中心的水平距离;
h—游梁支承中心到底座底部的高度;
g—减速器输出轴中心到底座底部的高度;
k—即游梁支承中心到减速器输出轴中心的距离;
j—曲柄销中心到游梁支承中心之间的距离,mm;
—曲柄转角,以曲柄半径r处于6点钟位置作为零度,沿曲柄旋转方向度量,曲柄逆时针方向旋转;
—零度线与k的夹角,由零度线到k沿曲柄旋转方向度量;
—c与p的夹角,称传动角;
—c与k的夹角;
b—光杆在最低位置时的ψ角;
t—光杆在最高位置时的ψ角;
—p与r的夹角。
首先参照标准和样本初步游梁的前臂长、后臂长、游梁摆动中心高h、曲柄旋转中心高g、游梁摆动中心到曲柄旋转中心的。
1.计算角。
2.计算β角。
3.计算游梁摆角。
4.计算扭矩因数tf
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目录。1 工程概况 1 2 预制场地布置 1 3 存梁区布置 3 4 施工进度安排 4 5 组织管理机构和人员安排 5 6 机械设备安排 5 7 后张法箱梁预制工艺流程 6 8 模板工程 6 9 箱梁钢筋骨架的制作及安装 9 10 砼浇注 10 11 预应力张拉前准备工作 10 12 钢绞线张拉 1...
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