游梁平衡抽油机横梁连杆结构的改进

王振东　沙地力

摘要：通过对游梁平衡抽油机连杆组系结构和运动特性分析，提出了对横梁连杆总成的改进，将连杆销轴加长，采用卡瓦式连接与连杆上接头固为一体，消除了连杆销与连杆上接头、连杆销与横梁连接套在运转过程中产生的相对运动，解决了“横梁、连杆”的振动和异响问题。

关键词：游梁平衡；横梁；连杆；结构改进

引言

游梁四连杆抽油机是一种主要的有杆机械采油设备，其已经有100多年的历史。在这100多年里，游梁式抽油机以结构简单、可靠性高、经久耐用、维修方便、适应性强等优点而得到不断的应用和发展。目前它仍然在机械采油设备中处于主导地位。为了满足节能降耗的要求，各种节能式抽油机不断推出，悬挂偏置平衡抽油机（即双驴头抽油机）和调径变矩抽油机是近些年出现的两种新型游梁平衡节能抽油机。由于该型抽油机因操作方便、节能效果明显等特点受到用户的好评。但因其结构特点，随着抽油机服役时间的增加，该型抽油机在使用过程中出现“横梁、连杆”抖动现象，严重影响抽油机可靠平稳工作。

1.结构和运动特性分析

游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄、连杆和游梁后臂为三个活动杆件所构成的曲柄摆杆机构。从横梁轴承座到曲柄销之间的装置称为连杆组系，连杆组系在由驴头、游梁、支架和曲柄等连杆组系组成的抽油机四连杆组件中是最薄弱的环节。横梁是抽油机力矩传递的主要部件之一，横梁通过横梁轴承座与游梁连接，横梁两侧的耳座孔通过销轴与连杆连接。

常规曲柄平衡（或复合平衡）抽油机，游梁上无平衡配重（或很少的配重）。在抽油机运转过程中，连杆始终受到较大的拉力，即使横梁上的连接套与连杆销、连杆上接头与连杆销之间存在间隙，由于单向力的作用，配合接触面将始终靠在一侧，一般不会产生冲击振动和响声。

游梁平衡抽油机由于配重安装在游梁后端，直接平衡驴头上的悬点载荷。在抽油机运转过程中，连杆受到呈周期性变化的拉力和压力。通过对抽油机横梁总成组装件和横梁总成设计图样分析后发现，连杆销与连杆上接头及连杆销与横梁联接套存在两处径向间隙，连杆上接头与横梁联接套之间存在一处轴向间隙。因此，当连杆在拉力和压力相互转换时，连杆销与连杆、横梁销接处必然就会出现承载接触面的转换，造成承载接触面的磨损，随着磨损加剧，间隙逐渐增大。由于间隙的存在，在连杆往复力的作用下，就会对横梁造成冲击，抽油机在运转中即会出现周期性的振动和异响声。2.改造方案

根据传统的横梁与连杆的连接结构分析，连杆销、连杆上接头（即连杆销孔）、横梁联接套三个相互独立。连杆销孔在长期承受交变载荷作用下，销孔内壁会出现磨损，孔径变大，从而导致连杆在上下换向时出现摆动和撞击异响声。

那么，如何彻底消除连杆销与连杆、横梁联接套之间的间隙？消除连杆在上下冲程换向的过程中连杆销与连杆、横梁间的相对运动？

从上述目的出发，提出横梁连杆改造思路，将连杆与连杆销轴固定为一体，便不会发生连杆与连杆销轴相对运动，不会出现横梁与连杆异响声。

3.现场应用及效果对比

3.1.现场应用情况

此改造结构最早于2009年5月安装于89115井和89116井现场试验。目前已经应用四年多的时间，一直运行平稳，未发生抖动或异常响声。截至2013年11月底，目前已改造抽油机横梁连杆207台（其中：悬挂偏置抽油机120台，调径变矩抽油机87台）。4.结论与认识

4.1.游梁平衡结构抽油机在上下换向过程中，连杆上接头存在周期性推、拉交变载荷作用，长期工作会造成连杆销孔磨损，孔径变大，导致游梁平衡抽油机冲击振动及异响等故障现象的发生；

4.2.将连杆销轴加长，采用卡瓦式固定，上端采用锁紧螺母，下端与连杆固定为一体，连杆上接头采用顶紧螺栓预紧，可以避免横梁、连杆的冲击振动和异响等故障；

4.3.该改造方案利用原旧部件加工，不但降低了成本，而且消除了连杆上接头与销轴相互磨损产生的间隙，防止了连杆在工作时的振动，从根本上解决了“横梁、连杆”的异响问题。

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