摩擦换向抽油机柔性轮节能改造设计及其疲劳分析

陆 荣

（沈阳农业大学 高等职业技术学院，辽宁 沈阳 110122）

摩擦换向抽油机是一种新型机电一体化、高效节能的采油设备。该设备是由开关磁阻电机、摆线针轮减速机、摩擦传动机构组成，另设有控制柜。该工作系统装机容量低，机械效率高（可达80%以上）。有很高的经济性，可比普通游梁式抽油机节能30%以上。系统启动电流小、转矩大，适合频繁正反转的工作场合[1]。但由于摩擦换向抽油机的频繁换向，升降机械在“正转—停车—反转”的变换时刻，加速度较大，加之较大的载荷，对工作系统中的各个机械零部件（如减速器轴上的针轮轴承、钢丝绳等）都有很大的冲击，使得系统的功率需求波动幅度很大，动力源一直工作在不稳定状态下，影响电机的使用寿命及抽油机机械机构的使用寿命。

基于上述问题的存在，本文提出设计一种机构将螺旋弹簧引进摩擦轮，缓解抽油机在正反转时产生的冲击载荷，旨在减小电机的瞬间启动力矩，减缓速度突变，降低并稳定电机功率，最终达到减轻冲击，节能降耗，从而提高整个工作系统使用寿命的效果。

1 柔性摩擦轮的设计方法

柔性摩擦轮是将螺旋弹簧装入摩擦轮中，利用弹簧的拉压变形将正反转时所产生的冲击能，存储到弹簧中，从而达到减小冲击、降低电机功率、提高抽油机寿命的目的。柔性摩擦轮中弹簧的结构如图1所示。

图1 柔性摩擦轮结构示意图

1.1 基本参数的确定

摩擦轮外径D*=852 mm；

摩擦轮与牵引钢缆接触半径R=410 mm；……