机器人等级考试搭建石油开采机.docx

机器人等级考试搭建石油开采机.docx

《机器人等级考试搭建石油开采机.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人等级考试搭建石油开采机.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机器人等级考试搭建石油开采机

第7章石油开采机

抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，石油开采是通过加压的办法使石油出井。

7.1探索

我们常见的石油开采机为游梁式抽油机，它是油田目前主要使用的抽油机类型之一，主要由驴头——游梁——连杆——曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装备等四大部分组成。

工作时，电动机的转动经变速箱、曲柄连杆机构变成驴头的上下运动，驴头经光杆、抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下运动，从而不断地把井中的原油抽出井筒。

7.2制作

根据石油开采机的几部分，下面我们制作一个石油开采机模型。

1.制作石油开采机的框架。

框架部分需要考虑为传动装置曲柄连杆的支撑部分以及传动装置留出空间。

2.安装马达。

3.制作曲柄连杆机构。

首先制作一个曲柄，曲柄可以做圆周运动，所以一般都是由能固定在轴上的零件制作。

其次制作连杆（摇杆）部分，连杆部分连接驴头。

最后组装曲柄连杆机构，将曲柄和摇杆连接到一起。

这里活动部位用到的是滑销或黑轴及轴套，注意安装方法。

4.安装传动装置。

曲柄连杆和履带传动。

曲柄和连杆部分都需要和框架相连接。

5.安装抽油杆柱。

在驴头上安装长轴作为抽油杆柱。

6.连接控制模型。

控制马达转动，通过履带传动带动曲柄连杆运动，最终带动驴头和抽油杆柱上下运动。

由此看出，曲柄连杆机构的作用是将圆周运动转化为连杆的摆动，最终转化为抽油杆柱的上下运动。

5倍

6倍

3倍

7.3原理分析

上面我们简单介绍了石油开采机的组成，这里我们详细讲解。

图7.1

石油开采机由四大部分构成，分别为游梁部分，支架部分，减速器部分，配电部分。

每一部分具体组成如下:

游梁部分:

驴头，游梁，横梁，尾梁，连杆，平衡板。

支架部分:

中央轴承座，工作梯，护圈操作台，支架。

减速器部分:

底船，减速器筒座，减速器，曲柄，配重块刹车等部件。

配电部分:

电机座，电机，配电箱等。

石油开采机在工作时，由电动机提供动能。

电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经中间轴后带动输出轴，输出轴带动曲柄作低速旋转运动。

曲柄通过连杆经横梁拉着游梁往复摆动，游梁的前段装有驴头，活塞及抽油杆柱等载荷通过悬绳器悬挂在驴头上。

驴头随着游梁一起上下摆动，驴头带动活塞作上下往复运动，将油抽出井筒。

那么曲柄结构和连杆分别起到了什么作用呢?

7.4复杂的曲柄结构

前面我们简单介绍了曲柄滑块机构，能够将圆周运动转化为直线往返运动，这里我们详细的介绍曲柄机构。

石油开采机中应用到的曲柄机构是曲柄连杆机构，也称作曲柄摇杆机构。

具有一个曲柄和一个连杆的铰链四杆机构称为曲柄连杆机构。

如图7.2所示，曲柄做匀速圆周运动，摇杆做往复摆动或直线往复运动。

图7.2

当曲柄为主动件时，曲柄连杆机构将圆周回转运动变为往复摆动；当连杆为主动件时，曲柄连杆机构将往复摆动变为圆周回转运动。

在生活中，曲柄连杆机构的应用很多，比如自行车，通过腿部的往复运动转化为齿轮的圆周运动，通过链条带动后轮，最终使自行车前进。

曲柄连杆机构和曲柄滑块机构的作用都是将圆周运动转化为往复运动或者将往复运动转化为圆周运动，在功能上并没有什么区别，区别只在于与曲柄相连的输出件（或输入件）是滑块还是长杆。

而曲柄机构实质上都属于连杆机构中的平面四连杆机构。

图7.3曲柄滑块

连杆机构指由若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副联接组成的机构。

连杆机构是一种低副机构，是机械的组成部分中的一类。

高副机构是指在机械工程中机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。

低副机构是指机械工程中机构的两构件通过面的接触而构成的运动副。

连杆机构中，最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为平面四杆机构，如图7.4所示，它的应用非常广泛，是组成多杆机构的基础。

平面四杆机构根据四个构件的长度不同，可以细分为几种特殊的机构，这几种特殊的机构在工业机械和生活中应用较多。

下面我们详细一一介绍。

曲柄连杆机构（曲柄摇杆机构）:

平面连杆机构中最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和，取最短杆的临杆为机架，最短杆作主动杆，构成曲柄连杆机构。

如图11.3所示，主动杆作匀速圆周运动带动连杆（蓝色）作往复摆动。

或者反过来，连杆作为主动件作往复摆动带动曲柄作圆周运动。

图7.4

双曲柄机构:

平面连杆机构中最短杆与最长杆长度之和≤其余两杆长度之和，如图11.5所示，取最短杆AD为机架时，主动杆AB作匀速圆周运动，从动杆CD作变速圆周运动，构成双曲柄机构。

此类双曲柄机构的作用为将等速圆周运动转化为变速圆周运动。

常用在惯性筛中，利用从动杆CD的变速将沙子等流体筛出去。

图7.5

双曲柄机构除了上面所述一般情况，还有两种特殊情况，分别是平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。

平行双曲柄机构:

如图7.6所示，两曲柄长度相等，且连杆与机架的长度也相等，呈平行四边形。

平行双曲柄机构的运动特点是当主动曲柄AB作匀速圆周运动时，从动曲柄CD会以相同的角速度沿同一方向作匀速圆周运动，连杆BC则平行移动。

图7.6

反向双曲柄机构:

如图7.7所示，在双曲柄机构中，连杆与机架的长度相等，两个曲柄的长度相等且转向相反，称反平行四边形机构。

反向双曲柄机构特点是当主动曲柄（红色）作匀速圆周运动时，从动曲柄（蓝色）作匀速圆周运动，但方向与主动曲柄相反。

图7.7

双摇杆机构:

四杆机构中两连架杆均为摇杆，称为双摇杆机构。

如图7.8所示，双摇杆机构中两摇杆中任何一杆作为主动件，另一个杆作为从动杆，主动杆和从动杆都作往复摆动。

图连杆（蓝色）与摇杆（绿色）共线，图连杆与摇杆（红色）共线，两图为摇杆运动的极限位置。

图7.8