针对目前电潜泵深井开采存在作业周期短、能耗高等问题,以适用于深井开采的一种新型35型抽油机为研究对象,对其齿轮-长环形齿条传动机构进行了力学分析。建立了传动机构换向过程的力学模型,获得了换向过程中齿轮长环形齿条的受力变化规律;采用Adams对抽油机运行过程进行了动力学仿真,研究了传动机构及多组滚轮在抽油机整个运行过程中的动力学特性,并分析了动力对抽油机运行状态的影响。结果表明,换向过程中传动机构受力随齿轮位置发生变化;上下冲程过程中长环形齿条受力大小和方向不同;齿条箱存在绕自身x轴、y轴、z轴翻转的状况;气平衡配重7 t为抽油机最优配重。研究结果可为该抽油机零部件的进一步改进优化提供理论参考。

针对常规游梁式抽油机不易实现低冲次的运动特性,分析了一种齿轮导杆式抽油机用换向机构。该换向机构主要由长杆不完整齿轮、齿条移动框、滚筒等构成。介绍了齿轮导杆式抽油机换向机构及其原理,建立了换向机构的力学模型;根据接触冲击算法,利用SolidWorks和Adams对换向机构进行了联合动力学仿真。结果表明,该换向机构在上冲程速度平缓,在下冲程存在加速度突增;对比该抽油机在3种不同冲次下的加速度仿真曲线,该抽油机满足低产井的生产要求;对比常规式和齿轮导杆式抽油机的加速度理论曲线,该抽油机上冲程的悬点加速度均小于常规抽油机,运动特性更优,更适用于低产井的采油作业;冲次变化对部件接触力影响较大。研究为后续换向机构强度计算提供了数据支撑。