游梁式抽油机游梁的优化设计

辛 健

（胜利油田高原石油装备有限责任公司，山东 东营 257000）

引言

近年来，随着人工成本和原材料成本的不断增长，抽油机的生产成本也在不断上涨，抽油机生产厂家面临的竞争压力越来越大。因此，在保证抽油机质量的前提下，对抽油机结构件进行优化设计，以达到节约钢材、降低材料成本的目的。由于游梁是抽油机结构件中原材料消耗较大的部件，有必要对其进行结构优化，使其在满足API-11E规范的前提下，通过合理地优化结构，降低游梁重量，从而降低制造成本，为企业带来更高的效益。本文以640-365-192出口型抽油机游梁为例，进行游梁结构的优化设计，以得到合理的截面结构。

1 游梁数学模型的建立

1.1 目标函数

以640-365-192型抽油机为例，游梁的横截面图见图1，游梁体为等截面结构，由游梁顶板、底板和立板组焊成H型钢结构，游梁体高度为H，宽度为B，顶板和底板厚度为δ，立板厚度为t。

为了减轻重量、降低原材料成本，在满足抽油机质量的前提下，以游梁重量最轻为目标函数。由于游梁为等截面结构，最终以游梁截面面积S为目标函数。由图1可知，游梁的截面积S为：

图1 游梁横截面图

1.2 约束条件

1.2.1 游梁的强度

游梁的危险截面位于中央轴承处的摆动中心，且危险截面上的最大应力发生在翼板外侧边缘[1]，最大应力为：

式中：Wy为游梁断面系数，m3；Fb为游梁截面积，m2；h2为尾轴承座中心高度，m；β为传动角，（°）。

按API-11E规范，钢结构抽油机游梁上允许的最大应力ftb=0.25σs，则游梁的强度σ满足：

1.2.2 游梁的侧向稳定性