抽油机毕业论文

抽油机毕业论文（精选7篇）

抽油机毕业论文 第1篇

抽油机

一、结构

常规游梁式抽油机主要由以下部件组成：

1、悬绳器

2、吊绳

3、驴头

4、游梁

5、游梁支撑

6、支架总成

7、曲柄总成

8、尾轴承总成

9、横梁总成

10、连杆装置

11、减速器

12、底座总成

13、护栏

14、刹车装置

一、整机

常规游梁式抽油机，动力由电动机通过皮带传动到减速器，然后由减速器输出轴驱动曲柄、连杆、游梁、驴头，带动悬绳器做上下往复运动，实现对原油的抽汲。

整机主要由驴头总成、悬绳器总成、游梁总成、中轴总成、支架总成、横梁总成、连杆总成、曲柄总成、刹车总成、底座总成、电机装置等部件组成。

二、游梁总成

游梁总成由型钢和钢板组焊而成，游梁前端通过驴头连接销将游梁连接板与驴头连接板装配固定，后端与尾轴承座相连接，中间与游梁支座总成中的中央轴承座相连接。安装在支架顶面调位板上的4个调节螺栓，可以对游梁进行位置进行微调，以使驴头悬点对准井口中心，防止由于驴头的偏心引起抽油杆的磨损或其它损坏。

三、中轴总成

游梁支座总成由轴、轴承座、螺栓、轴承、油封、油杯等组成。中轴总成通过轴与支架支座装配连接，并与游梁通过螺栓连接。

四、支架总成

支架总成是由前架、后撑、护栏和支座等组成，前架和后撑是由型钢组焊并装配而成的塔型结构。前架上装有梯子。支架通过支架支座和游梁支座总成与游梁装配连接，底部连接板通过螺栓与抽油机底座装配连接。

五、横梁、连杆总成 横梁由型钢、钢板焊成的Ⅰ形截面梁，通过其轴承座装于游梁尾部，其两端与连杆相连。

连杆由无缝钢管和上、下接头组焊而成。它与连杆销、曲柄销构成了横梁与曲柄的连接。

六、曲柄总成 曲柄总成由曲柄、平衡块、锁紧块等零件组成，用来平衡光杆负荷对减速器产生的扭矩。两曲柄通过锁紧螺栓对称固定在减速器的输出轴上，减速器输出轴通过楔键与曲柄相连接，传递扭矩。曲柄上有五个相同的孔，用来调整抽油机冲程，以适应不同的井况。

曲柄的上部和下部有导槽，并且曲柄上有齿条和平衡块重心半径刻度。如果要调整曲柄的位置，将曲柄置于垂直位置，用吊车吊住曲柄，松开固定平衡块的螺栓，卸掉锁紧块（注意不能将螺栓卸掉），移动平衡块到所需位置，安装锁紧块，拧紧松开的螺栓。

七、电机总成及电动机控制柜

电机总成主要由小皮带轮、电动机、T型螺栓、导轨、顶紧螺丝等零件组成。电动机导轨安装在抽油机底座的导轨上，电动机相对抽油机底座可在前后左右四个方向上调整位置，用以调整皮带的松紧。电动机与小皮带轮连接，可以方便更换不同直径的电动机皮带轮，从而使抽油机得到不同的冲次。通过电机控制柜实现对电机工作状态的控制。

八、刹车总成

刹车总成为减速器总成中的制动器提供制动力矩。

九、底座总成

底座总成主要由型钢、钢板组焊而成，前端安装支架，中间台座安装减速器，后端安装电机装置、刹车装置。底座前端上表面有游梁中心线垂直投影的标记，用于底座对油井中心线的找正和支架、游梁对底座的找正。

十、悬绳器、光杆卡子、吊绳

吊绳是钢丝绳，挂在驴头上部绳架体上，下部挂上悬绳器。悬绳器上光杆卡子可分别卡住不同直径的光杆。

十一、驴头总成

驴头为侧翻式结构，由钢板组焊而成。游梁与驴头采用销轴连接，修井作业时，须将驴头一侧的两个销轴卸下，以便作业。

十二、减速器总成

减速器为两级分流式人字型双圆弧齿轮传动，减速器由电机通过皮带直接传动，从而使曲柄做旋转运动带动连杆、横梁、游梁、驴头运动，使悬绳器做上下往复运动。

主动轴一端安装大皮带轮，另一端安装制动器。从动轴两端均开有两个互成90度的键槽，其中一个装楔键与曲柄相连，另一个为备用键槽。当抽油机工作相当时期后，将曲柄拆卸再与备用键槽装配运转，以使最大负荷移到磨损较小的齿上，从而延长减速器齿轮的使用寿命。

二、工作原理

工作时，电动机的传动经变速箱、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。

三、工作特点

游梁式抽油机具有性能可靠、结构简单、操作维修方便等特点。技术参数符合中华人民共和国行业标准SY/T 5044《游梁式抽油机》和美国石油协会API标准，技术成熟。

主要特点:

1、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便;

2、游梁选用箱式或工字钢结构，强度高、刚性好、承载能力大;

3、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高、承载能力强，使用寿命长;

4、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一;

5、刹车采用外抱式结构，配有保险装置，操作灵活、制动迅速、安全可靠;

6、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。

抽油机毕业论文 第2篇

关键词：机采系统；影响因素；技术措施

油田采油作业现场的机采系统能耗占到总体能耗的30%以上，是油田作业的能耗大户，在当前原油价格持续低位运行的情况下，采油作业降本增效压力持续加大，本文通过对抽油机现场能耗情况分析，对节能降耗工作进行了探究。

1抽油机能耗基本情况

1.1抽油机运行原理及工作特性

抽油机运行可以简单的看作是活塞运动，也就是通过空气、水压入井下压后，将井下原油抽出的设备，通过利用井下抽油管柱的往复运动，对油气储层中储藏的油气资源产生吸力，使油气资源沿管道抽出井口。当前应用较多的是游梁式采油机，动力供应装置为电动机，通过平衡杆及平衡端的平衡块装置带动抽油杆运动，确保抽油泵的活塞式往复运动，将油气资源采出。

1.2影响抽油机能耗的因素

抽油机运行过程即能量转换过程，每次能量转换都伴随能量损失，地面供能系统提供能量扣除能量损失后剩余能量即机采系统的有效能量，后者与前者比值即机采系统运行效率。一是机采系统设备因素。机采系统运行效率主要取决于功率损失和输入功率的比值，提升机采系统效率就需要降低损失掉的功率。从机采系统设备方面看，主要功率损失因素有：电机损失，电动机作为抽油机功能设备，主要损耗为自然损耗和不当操作损耗，前者是机械长期运行后的机械疲劳和机械磨损造成的电量消耗增加，后者是未按照正确操作顺序操作造成电量增加；皮带和减速箱传动损失，主要是皮带、连杆、齿轮和减速箱等设备构件在传动中因磨损造成的损失；杆端损失，主要是轴承老化、钢丝绳变形、抽油杆弹性变形、泵体机械损伤等造成的损失，长期磨损不仅会加大电量损耗，还会造成机械故障引发设备损坏；管柱损失，主要是水力损失。二是抽汲参数因素。抽油机的冲程（S）、冲次（N）、泵径（D）、下泵深度（L）、抽油杆尺寸等抽汲参数对能耗影响较大，比如在相同条件下，降低冲次可降低能耗，加大泵径也可以降低能耗。三是管理因素。管理因素主要是考虑合理确定平衡比、举升高度等，特别是抽油机分布点多面广的特点，需要配套建设供电线路，所以要合理考虑电路系统设计安装。同时，在配套设备上，抽油机配套三相异步电动机的就地补偿会因为配电箱接线破损、电容击穿等，造成电容量不足，使无功功率得不到补偿，降低运行效率。

2抽油机节能降耗的技术措施

2.1合理配置电动机容量

要根据采油抽油机运行需要，及时配置适宜的电动机，坚决杜绝“大马拉小车”等问题。要积极改进电机接地方式，在轻载情况下利用Y接地，重载情况下采用△接地。在合理计算经济性价比前提下，可进行高转差电机、永磁电机等设备的更换安装。抽油机驱动设备多是利用感应设备进行控制，长期运行中会因为环境因素造成操纵感应失灵而降低运行效率，所以要在相关线路上进行补偿电容器安装，确保电压保持在正常水平。

2.2减少皮带传动损失

常用皮带的传动效率分析看，综合考虑皮带价格，窄型V带传动效率更高，要尽量更换窄型V带，并将皮带大小轮保持四点一线，合理确定皮带的松紧度。

2.3应用节能型盘根

常用类型的盘根盒功率损耗情况分析看，不同材质的盘根盒，在不同润滑条件下，能耗差异较大，综合分析，应用石墨类的密封型材料，可以较好地实现节电目的。

2.4合理确定抽汲参数

要根据抽油机运行情况，及时调整抽汲参数，确保合理的举升高度。一般情况下，举升高度增加后，机采系统运行效率提升、能耗降低，但并非简单的线性关系，在达到某一数值后就不再上升，所以，一般情况下下泵深度在1100m以内时，可将举升高度保持在400-800m范围内。

2.5合理配置机采系统设备

对抽油机运行而言，影响功率的一个重要因素是设备。要进行电动机电压自动调节装置安装，根据电压的正弦波动值对电动机功率因数和运行电流数进行调整，并合理确定控制晶闸管的控制深度，可以及时进行电机电压制度，实现节能目的。要进行全自动感应检测间歇抽油控制装置的安装，对抽油机运行进行实时调节，在油井地层供油充足情况下，可以加大机采系统运行效率，提升油气采收速度；在地层中供油不充足时，要将机采系统进行待机，在检测到地层原油积累到可供开采的情况下，再重新启动机采系统进行采油作业，通过合理的启闭机采系统实现节电目的。

2.6加强作业人员岗位培训和节能教育

集采作业系统很多环节是由作业人员进行的，还不能完全实现机采系统自动化作业，所以作业人员对作业规程的熟悉和掌握程度会影响到能耗，要通过教育培训，提升作业人员对规范操作的认识，及时采集各类作业数据，调整工作状态，特别是无关的设备要做到随时关停，减少电力损耗。

3结束语

综上所述，在油田勘探开发中，机采系统是能耗的主要方面，而能耗水平高低直接影响到油田的整体能耗，通过对抽油机能耗的影响因素进行分析，为采取针对性的节能降耗措施提供了指引，有利于提升集采作业系统运行效率。

参考文献

抽油机液压节能装置 第3篇

1 结构组成与工作原理

抽油机液压节能装置由机械液压总成和电控总成两部分组成，机械液压总成包括液压缸、液压蓄能器、液压集成块、液压缸支架和上下铰接机构，可安装在抽油机的前段或后端。

电控总成由DSP微处理芯片、数据采集电路和控制电路组成。DSP微处理芯片负责运算和实施节能策略、采集抽油机曲柄位置信号、电动机电流电压、电动机功率和蓄能器压力信号，通过分析这些信号后，作出液压缸回收或释放的决策，见图1。

液压节能装置通过液压缸活塞杆的上铰座与抽油机游梁进行连接，安装在抽油机前端时，抽油机游梁下行时，推动液压缸活塞杆向下运动，液压缸内部的油液进入液压蓄能器，机械能转变为液压能，实现能量储存;抽油机游梁上行时，液压蓄能器内的油液流向液压缸，推动液压缸活塞向上运动，液压能转变为机械能，实现能量释放，辅助推动抽油机的游梁上行;安装在抽油机的后端时，液压缸活塞杆运行方向与液压节能装置安装在抽油机前端时相反。

2 节能原理

假定液压节能装置安装在抽油井的前端，只有抽油机下行时出现负功能量，且产生发电能量能够全部反馈到电网，并能被电网另一耗电设备使用[3]，则未安装液压节能装置时：

式中：

E电——电动机消耗能量，kW;

E电上——上冲程电动机消耗能量，kW;

E电下——下冲程电机消耗能量，kW;

E负——抽油机下行时产生的机械负功能量，kW;

η电传输——电网传输效率，%;

η——抽油井地面效率，η=η电机η皮带η减速器η曲柄η连杆。

安装液压节能装置后：

式中：

E液电——安装液压节能装置后的电机消耗能量;

η液=ηhηm——液压回收和释放能量的效率。

以12型抽油机产液量10 t/d的油井为例，地面效率为η=η电机η皮带η减速器η曲柄η连杆=0.5，设电网传输效率为η电传输=0.95，则η负功=η电传输η=0.48;而液压平衡节能装置再生利用负功机械能量的效率η液=ηhηm=0.56。

从以上分析可看出，原抽油机是将负功机械能量转换成发电能量再被其他抽油机利用，而液压平衡装置则是通过抽油机自身再生利用其在运行中所产生的负功机械能量，负功利用效率后者高于前者。

3 应用效果

目前在新疆油田的10型、12型、14型的常规游梁式抽油机上安装了液压节能装置50套，目前运行了2年，该装置运行平稳可靠。在保证油井同等技术参数、产液量不变的情况下，测试了其中10口抽油井，测试结果见表1。

从表1中可看出，安装抽油机液压节能装置后，有功功率和无功功率明显降低，平均有功节电率为22.04%，无功节能率为39.54%，综合节电率为15.43%，大幅度地降低了采油能耗，节约了开采成本。

4 经济效益

4.1 节约电费

以10型抽油机电动机30 k W为例，年用电量为7.13×104kWh，安装液压节能装置后，年节约电量为1.1×104kWh;电费按0.68元/kWh计算，年节约电费为0.75万元。

4.2 节约抽油机维护费用

安装后，减少了抽油机震荡使抽油机运行更平稳，抽油机故障率明显降低，平均故障率比未安装液压节能装置时减少了70%，按年维护抽油机人工、材料费用1万元计算，可节约维护费用0.7万元。

5 结语

1)液压节能装置在消除发电态负功对抽油机不良影响的同时，将负功余能再生使用，降低了抽油机提升过程的有功功率消耗，减少了抽油机的电动机扭矩波动，改善了抽油机机械结构受负功余能产生机械冲击，提高了抽油机使用寿命。

2)液压节能装置可以减小抽油机电动机的最大峰值功率，适当地降低电动机功率的配置参数，从而减少当前游梁式抽油机普遍存在的“大马拉小车”状况，降低抽油机的购置成本。

3)液压节能装置是与原抽油机并联连接的节能装置，在液压节能装置需要维护维修和出现故障时不影响原抽油机的正常使用，从而保证抽油机的长期正常运行，不会因液压节能装置的维护维修而影响油井产量，适合常规游梁式抽油机的节能改造。

参考文献

[1]姜继海,谷峰,秦二卫,等.液压能回收的扭矩平衡油梁式抽油机[J].能量流动与控制,2009,33(2):4-6.

[2]催平正.新型液压节能抽油机的控制系统设计[J].机床与液压,2005(5):143-144.

抽油机皮带的损耗分析 第4篇

1、抽油机皮带的工作原理

从皮带的工作原理角度看，我们所使用的皮带是一种V带传动，V带传动是在两个或多个皮带轮之间用V型三角皮带作为挠性拉拽元件的一种摩擦传动。

小轮为电机的主动轮，大轮为减速箱皮带轮。带传动不工作时，以一定的初拉力套紧在两个轮上，大轮和小轮两边皮带的拉力相等，设为F0。带传动工作时由于皮带和轮面间的摩擦力使其两边的拉力不等；带绕入主动轮的一边被进一步拉近，拉力由F0增大到F1，这一边为紧边；另一边则被放松，拉力由F0降到F2，这一边为松边。F1与F2只差就是皮带的有效拉力，设为Ff，皮带就在摩擦力Ff的作用下工作。它等于沿皮带轮的接触弧上摩擦力的总和。应力变化也越频繁，导致皮带发生疲劳损坏。以上是没有考虑减速箱从动轮负载的情况，现实中设从动轮负载为Fn，那么此时皮带的有效拉力就变为：Ff′=F1-F2-Fn。当Ff′> 0时，抽油机才能运转；当Ff′≤0时，电机上的高速运转的主动轮与静止的皮带强力摩擦，产生大量热量，瞬间即可烧断皮带。Fn包括整个系统上的阻力，例如中轴、销轴坏等阻力都是很大的。下面就是对Fn地下、地面的问题分析。

2、地下问题分析

抽油机工作时驴头悬点始终承受着上下往复的交变载荷，常规水驱采油井的载荷主要受到砂、蜡、水、气的影响。这些因素直接影响到抽油机驴头带动着光杆上下往复运动时，摩擦力的大小。受到的摩擦力大，负荷就增大，减速箱转动的就吃力，皮带与电机主动轮和减速箱的从动轮之间摩擦力就增大，皮带磨损就严重。

2.1泵漏失和高含蜡油井引起的负荷不均。泵漏失和高含蜡油井，因临时停井而引起的油管内液体亏空或油管内壁结蜡，重新启动时，油管内液柱重力减少或油管内壁结蜡阻力增大，都会造成动力载荷也极其不均，因为与之相配的平衡块没有得到相应的调整。此时，皮带需要更大的摩擦力才能带动泵进行往复运动。有时甚至会负荷不够而打滑，严重磨损皮带，改变皮带表面的摩擦系数及影响皮带的使用寿命。

2.2生产变化引起的负荷不均。油井生产变化所引起的负荷不均主要表现在油井含水、液面、液量、回压及盘根松紧度等情况的变化上。一些动态因素的变化都很有可能导致抽油机平衡失调，导致皮带所需提供的摩擦力增大，才能实现油井正常生产。

2.3气影响引起的负荷不均。气影响不仅降低了泵效，还致使沉没深度不够、泵内井液充满不好，抽油状况不好，这就出现“抽空”现象，导致“液击”的发生。井下抽油泵在上冲程中，当泵内没有被液体完全充满时，泵内顶部将会出现低压气顶，随后在下冲程中，游动阀一直处于关闭状态，直至与液体接触时的一瞬间液压突然升高，阀被打开位置。这一状态称为“液击”。而“液击”对抽油机危害很大。

3、地面问题分析

3.1电机皮带轮易积水，摩擦系数下降。如果没有皮带防护罩，皮带在大雨的淋漓下，由于電机轮在下方导致雨水会沿着皮带槽往下流，聚集在电机轮上，此外，当皮带离开皮带轮时，因皮带与皮带轮的挤压力消失，皮带凹槽更加容易吸附水珠，在高速运转下，皮带上的积水充当了皮带与皮带轮的润滑剂，原本高温运转的皮带，在积水的润滑及吸热下，温度下降，蒸发能力减少，水时刻依附在皮带表面上，摩擦系数不断下降，因此摩擦力也不断下降，进而出现皮带打滑现象。

3.2皮带工作效率因工作环境的改变而有所下降。由于皮带的伸缩性、启动瞬间的强猛拉力、3、4月份外部环境的温差骤变以及皮带长期处于强张力的作用下运转，随着运转时间的延长及皮带磨损度的不断增大，抽油机传动皮带的松紧度会有所改变。抽油机传动皮带松紧度的改变，相当于间接的改变皮带挤压皮带槽表面的作用力。在皮带表面粗糙度不变的情况下，以及挤压作用力下降到一定程度时，摩擦力会随着挤压作用力的减小的而减小，而摩擦力的减小可能会导致皮带传动动力不足，进而造成皮带的不停打滑，磨损皮带，直接影响皮带运转性能。

3.3抽油机启动负荷大。静止的抽油机在启动改变静止状态那一瞬间，电机的电流通常是正常运转时的4倍以上，动力载荷最大，皮带受到的摩擦力也大，皮带磨损大。我矿部分小型机已安装调速装置，启动时有效降低启动负荷，从而减少皮带的损耗。

3.4皮带轮包角过小导致皮带损耗严重。包角α是指带与带轮接触弧所对的圆心角，如α=145□。包角的大小，反映带与带轮轮圆表面间接触弧的长短。包角越小，接触弧长越短，接触面间所产生的摩擦力总和也越小，会影响传动的扭矩，使皮带轮打滑，为了提高平带传动的承载能力，包角就不能太小，一般要求包角α≥120°。由于大带轮上的包角总是比小带轮上的包角大，因此须验算小带轮上的包角是否满足要求。

4、实例分析

4.1气体影响大、震动大、柱塞上部遇堵。我单位的北2-6-40使用D7100型皮带，4个月抽油机平衡率都是72%，严重不平衡。报表上记载1月份皮带断3次、2月份和三月份都断4次，四月份断的最多达到6次，功图显示为柱塞上部遇堵。该井情况：不平衡严重，气体影响，振动大，相邻2个月之间载荷变化大，柱塞上部遇堵。

4.2气体影导致的断脱。我单位的北2-6-46，近5个月的电流分别为：161%、157%、154%、156%、156%，都是严重不平衡。皮带损耗报表只显示4月份一次。这里主要说明气影响的危害，说明断脱发现的比较及时，如果发现不及时或者作业队原因延期修井，断脱后还再运行就会导致皮带损耗增大。有的抽油机便存在这样的问题，4个月都是断脱或者泵漏失，报表查阅不到作业信息，显示正常运转，皮带损耗很大。

4.3气体影和冲次高导致皮带损耗严重。北2-J6-49井2月份功图显示正常，3、4月份都是气影响，5个月以来冲次都是8次/分钟，相关资料上介绍气影响状况的井应调小参数，冲次是应该降低的。报表上查阅到3月份皮带断了4次，4月份断了3次。当然如果调小参数，产量势必要受到影响。无论地上问题，还是地下问题，最终目的都是扫清所有阻碍机器运转的阻力，减少动态载荷的波动，使抽油机的平衡率得以稳定，从而降低皮带消耗。

5、措施及建议

5.1防雨护罩。给抽油机皮带轮处安装防雨护罩，通过防雨罩把雨水隔离在皮带和皮带轮以外，保证皮带凹槽不受雨淋，主动轮上不积水，确保摩擦系数变化不大。

5.2定压放气阀的管理。合理放气不是单一的经调控套压的作用，而是减少气体对泵况的影响，从而提高抽油机的泵效。另一方面合理放气可以减少气体对抽油杆的阻力，起到节约皮带的作用。

5.3优化注采结构。加大我矿注采结构调整，提高油层供液能力，从根本上解决气影响现象，减少了气影响导致的泵漏失、杆偏磨带来的载荷变化，从而节约皮带使用数量。

5.4合理制定间抽制度。气影响、沉没度低的井进行间抽，可以减少抽油机泵及杆的危害，延长检泵周期，降低载荷波动，减少皮带使用量。

5.5问题井的运转。泵漏失和断脱的问题井及时发现，及时作业，减少运转可有效节约皮带。

作者简介

柴油机技师高级论文 第5篇

柴油机技师高级论文:柴油机电子控制技术初探[摘要]：工程用大功率柴油机发展至今，已经不能适应现代生产节能及环保的要求，而电子控制喷射燃油技术的应用可以满足使用要求。但是，现场使用的大功率柴油机，尤其是国产大功率柴油机应用电控技术还很不成熟，随着环保及节能要求的日益提高，工程用大功率柴油机燃油电控喷射应用势必成为发展方向。[关键词]：柴油机、电控技术一直以来，由于工程用柴油机只注重满足生产需要，环保及节能方面的要求相对较少，随着世界环境的日益恶化，能源的日益紧缺，对工程用柴油机的环保及节能要求也越来越高，而现存的柴油机无论其经济指标、动力指标、排放指标等各方面都已经不能适应社会现状及发展的需要，而计算机技术、冶金工艺、信息传输技术应用于柴油机，使燃油喷射时间、喷射数量及喷射正时都可以得到控制，能够满足柴油机各方面需求。尤其是该技术在车用柴油机上已经开始应用，因此，发展工程用大功率柴油机电控技术势在必行。1柴油机电子控制技术的发展状况柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代以来，德国奔驰公司、美国卡特彼勒公司、通用公司、康明斯公司、日本五十铃公司及小松制作所等车用柴油机公司都相继开发该产品并投放市场，率先满足了公路用车排放及节能要求。由于对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求越来越高。

柴油机技术发展趋势论文 第6篇

【摘 要】随着世界汽车对汽车发动机动力性、经济性和排放提出了更高要求和计算机技术的迅速发展，柴油机被公认为节能的代表和减少汽车尾气排放污染的有力工具，汽车柴油化也是汽车发动机发展的一大趋势。本文结合当前发展状况，论述了缸内直接喷注技术和柴油化趋势是未来车用发动机的发展方向。

【关键词】车用发动机 柴油化趋势

柴油机的开发焦点已由传统的优先考虑经济性、可靠性和耐久性逐步转为目前的优先考虑环保的要求，即以优先保护好人类赖以生存的地球环境为出发点去考虑采用何种技术，去评价其先进性。

优先考虑柴油机排放、噪声对环境的影响问题，与过去相比也有不同，就是在满足目前对排气污染物、颗粒排放及噪声的限制要求时，不再以牺牲经济性、动力性和比质量等为代价，而是在达到上述目标的同时使产品具有可竞争的商业价格。欧洲一些公司近年或稍后将继续推出能满足环境要求的百公里油耗为3L的柴油机。

当前和将来一个时期车用柴油机技术的发展趋势突出表现在如下几个方面：

一、进一步优化燃烧系统，特别重视开发和选择喷射系统

Perkins公司的Ouadram燃烧室、日野公司的HMMS燃烧室，小松公司的MTEC燃烧室及五十铃公司的四角形燃烧室等，都在试验开发阶段，其基本特点是由一个中央涡流及四周的微涡流使空气燃料快速而充分地混合，并配合以合适的燃油喷射系统。

目前，喷射系统已进入一个较快的发展时期，现正在研究开发lms内完成一次喷射，并在有限时间内正确控制喷射量的方法。喷射压力已提高到160—180MPa，实验室内已到200 MPa。如共轨式喷射系统及分段预喷射系统等，可根据发动机的负荷与转速自动控制合理的喷射规律和喷油压力。

二、增压及可变气门配气定时

当今柴油机增压和增压中冷已成为标准特点，随着发动机的轻量化与小型化，为了降低车辆油耗，提高车辆装载效率，必须继续提高增压比及增压器效率。在进一步提高大负荷区的过量空气系数a时可以减少颗粒排放，同时通过稀燃化，减少热损失，提高循环效率，进而同时降低油耗，随着高增压和高a化，组装有多个增压器的复合系统已成为可能。另外，增压器固定的涡轮几何形状也将由可用于多用途的电控可变几何形状所取代。

目前，在小缸径柴油机上4气门和喷油嘴垂直中置技术得到广泛的应用，为了减少换气损失，使混合气的形成进一步优化，现正在研究采用可变气门配气定时，从而使发动机在整个转速范围内的.气门升程和定时得到最佳优化。

三、全电子优化控制

如前所述，目前对燃油喷射时间、喷射量、惯性增压、增压器、进气涡流及废气再循环(EGR)等都能实现电子优化的可变控制，从而对降低排放、减少油耗、提高输出功率和启动性能等有很大作用；但是，这些控制中的多半内容，如EGR、自动诊断等，还有很多技术不够完善，有待进一步研究和开发，今后还将继续开发其它方面的电子可变控制机构，尤其是与整车相协调统一的综合化的全电子控制系统。

四、排气后处理技术

柴油机能否像汽油机那样使用催化剂大幅度减少排放，尤其是NOx，这是柴油机研制者一直追求的目标。日美欧现都在对此进行研究，日本有关大学、研究所和厂家正在对沸石镁及氧化铝的催化剂上用还原剂进行NOx还原试验，美国福特等公司也正在对催化还原系统(SCR)及DeNOx，催化器两种NOx还原系统进行研究。

SCR技术是利用氮氧化物有选择地与存在于废气中的或喷入的反应剂反应，利用一个催化器降低NOx排放，排出生成的氧气。还原反应剂可以是在柴油机废气中的HC化合物或是由附加油箱直接喷入废气流中的物质，如氨等。

与SCR技术相比，DeNOx催化技术系统简单，无有害生成物，目前认为最具发展潜力。DeNOx催化技术主要是将NOx催化热裂变为N2和O2,目前的问题是废气在催化器中停留时，催化器效率不高，因此带来转化还原效率也受到很大限制。

为减少颗粒排放而研制的各种“柴油机颗粒收集器或称过滤器(DEF)”，虽然不少产品已在欧洲轿车柴油机上装车使用，但由于DEF的耐久性差且过滤器的再生问题也没有彻底解决，因此，该项技术也正在进一步改进和发展中。

五、改进燃料

燃料性能的改进，对减少排放起到很大作用，日本继美欧之后，从开始把轻油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度减少排放颗粒中的硫酸盐，同时减少EGR造成的发动机内部的腐蚀磨耗及催化剂中毒；进一步减少硫含量，提高十六烷值，可进一步降低NOx。减少芳香烃，尤其是减少3环以上的芳香族成分，可减少排放颗粒中的硫化物、降低90%的蒸馏温度、改进点火性能；通过使用含氧燃料或添加剂，可降低黑烟颗粒。为了适应低硫化及喷射压力的大大增加，确保燃油喷射装置的润滑性，人们对燃料的改进开发寄予了很大期望。

六、代用燃料

随着世界能源危机和环境污染问题的日趋严重，寻找一种更清洁的替代石油的原料已势在必行。经过多年的研究试验，目前公认天然气是21世纪的首选替代燃料。美国一些学者认为天然气发动机汽车是与电动车相媲美的清洁能源动力车。日本研究表明，天然气汽车在环境保护、石油燃料替代及实用性等方面有着无可比拟的优点。近年来，天然气发动机、包括柴油与天然气的双燃料发动机发展很快，目前，全世界有几百万辆天然气或双燃料汽车在运行，预计到，全球将有1/3的国家使用天然气汽车。正如人类本世纪初从固体燃料向液体燃料过渡一样，如今已开始从液体燃料向气体燃料过渡，从而将提高整个能源系统的效率和清洁性。

参考文献：

[1]马成权，邹吉平.缸内喷注技术未来汽车发动机的主流.辽宁省交通高等专科学校学报，，4（1）.

[2]汪卫东.车用柴油机的技术及发展方向.汽车技术，，（2）.

[3]杨靖.汽车发动机发展中的几点认识.安徽工学院学报(增刊)，1994.

[4]何林华.车用柴油发动机的发展趋势.客车技术与研究，2004，26（3）.

[5]Michal W. Global Trends in Diesel Particulate Control. SAP Paper 950149.

柴油机曲轴的加工工艺毕业设计 第7篇

曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。本次采用球墨铸铁QT600-2.设计的主要就是这两方面的在数控机床的加工。集合多种的曲轴加工后，深入分析了曲轴的加工工艺。

关键词：曲轴

主轴劲

连杆劲

数控加工。

一

曲轴的根底信息

1.1曲轴的作用

曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

1.2曲轴的结构及其特点

图1-1

曲轴的结构图

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承局部，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接局部，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接局部，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一局部往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

1.3曲轴的主要技术要求分析

〔1〕.主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6，外表粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9～IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。

〔3〕.各连杆轴颈的位置度不大于±20′。

1.4曲轴的材料和毛坯确实定

曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲轴的机械加工工艺过程

曲轴的尺寸精度、加工外表形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比拟差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。

曲轴需要加工的外表有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆。由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保存工艺搭子前。

根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。

1.6曲轴机械加工工艺根本路线

（1）

根底锻造

（2）

热处理

（3）

铣两端面

（4）

车两端工艺搭子外圆

（5）

钻主轴颈中心孔

（6）

钻连杆轴颈中心孔

（7）

检验

（8）

粗车连杆轴颈

（9）

精车连杆轴颈

（10）

车工艺搭子两端面

（11）

粗车各处外圆

（12）

精车各处外圆

（13）

检验

（14）

磨削连杆轴颈外圆

（15）

磨削主轴颈

（16）

磨削外圆

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圆

（18）

检验

（19）

车掉两端工艺搭子

（20）

车两端面

（21）

铣键槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后检验

二

曲轴的机械加工工艺过程分析

2.1曲轴的机械加工工艺特点

三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施

2.2曲轴的机械加工工艺特点分析

〔1〕该零件是多拐小型曲轴，生产批量不大，应选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈比例不再统一圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，到达用中心孔定位的目的。

〔2〕在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工φ32mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。

〔3〕该零件刚性较差，应按先粗后精的原那么安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以防止一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。

〔4〕由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保存工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的外表被碰伤。

2.3曲轴主要加工工序分析

〔1〕铣曲轴两端面,钻中心孔

本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，假设端面不平那么中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外外表作为基准，因而毛坯外外表质量好坏直接影响孔的位置误差。

〔2〕曲轴主轴颈的车削

由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

〔3〕曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位〔两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在1~1.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。

〔4〕键槽加工

这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。

〔5〕轴颈的磨削

由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法根本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈那么以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm内。

在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为防止曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。

磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。

三

机械加工余量、工序尺寸及公差确实定

3.1曲轴主要加工外表的工序安排

曲轴的主要加工外表为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工外表为两端面、键槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。

连杆各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主轴颈：粗车、精车、磨削；

〔2〕、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；

3.2确定工时定额

粗车七个连杆轴颈至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

进给量f：取。

〔3〕

机床主轴转速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.44min

精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

进给量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

机床主轴转速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.55min

四

附录设备刀具

工序号

工序名称

设备名称型号

夹具、刀检具及辅具

005

铣端面

双面铣床

010

划线

可调V型架

015

打中心孔

中心孔钻床

可调中心架

020

粗车法兰外圆

C630

025

粗车主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

车主颈及大小头

S1-206

卡瓦、成型车刀

040

粗磨主颈及小头

MQ8260

砂轮

045

精车大头

CA6140

050

车小头平端面

C3180

锥柄钻花

055

钻大头孔

C3180

锥柄麻花钻

060

铣定位面

065

车外端连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

070

车第二区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

075

车中心区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

080

粗磨连颈

MQ8260

三等分夹具、砂轮

085

半精磨小头

MQ8260

090

钻直油孔

Z35A

钻直油孔钻模

095

钻斜油孔

油孔钻床

钻斜油孔钻模

精磨主颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法兰

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨连颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、三等分夹具、中心高检具

115

探伤及退磁

JDC-900

120

氮化前抛光

砂纸150#

125

检验

130

校直

Y41-63

V型块

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小头

MQ8260

表架、主一长度检具

150

精车轴承孔

CA6140

内径量缸表、校对规

155

钻法兰孔

Z35A

钻模、钻花、丝攻

160

铣键槽

X62W

铣键槽夹具

165

去毛刺

电开工具

170

油孔口抛光

橡胶锥及砂纸180#

175

动平衡及去重

动平衡机、Z35A

钻花

180

氮化后抛光

砂纸180#

185

检验

190

清洗、上蜡、包装

清洗机

柴油、清洗液、蜡

五

工序分析

〔1〕铣端面工序有两个作用：保证曲轴的总长；保证中心孔的质量。假设端面不平，那么中心钻上两个切削刃的受力不均，钻头引偏而折断。这也是“先面后孔〞原那么的具体应用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影响曲轴的质量分布外，它的重要性还在于它是曲轴加工的重要精基准，直接影响曲轴的加工精度，因此中心孔必须满足其质量要求。但工件经过粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影响，所以在精加工之前，必须对中心孔进行修研，确保符合其技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲轴的几何中心来代替质量中心，是以毛坯的外表作为基准。毛坯外表光洁圆整，那么打出的中心孔位置误差就小。

〔4〕按照S1-206车床的工装结构，必须先粗车和粗磨主颈四。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否那么极易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。

〔5〕因曲轴刚度差，故车主轴颈的工序，采用前后刀架同时横向进给的S1-206一次加工成型的机床，必须注意刀排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。

〔6〕车小头孔、平端面工序不容无视。因为小头是与起动爪相连的部位，在用人力起动发动机时,小头传递大力矩,所以首先要保证小头的有效深度，其次小头孔倒角应圆整光滑,角度正确,以保证精磨小头时外圆跳动合格,否那么就应重新精修小头孔倒角。

〔7〕钻大头孔工序。孔太深会影响第七主轴颈及法兰的强度,太浅会影响内装黄油的空间和装轴承的轴向位置。

〔8〕铣定位面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸造毛坯六缸曲轴的角度均布原理去掉铸造余量,故必须铣好定位面。不管定位面向那边有所偏移,都会严重改变铸件曲轴工序余量的均匀分布,严重偏移的致使连颈加工缺乏而致废。

〔9〕车连颈S1-217是成型车床，刀排分布合理、车刀的成型正确、进刀量适中、定位面紧靠都直接影响到产品能否到达工艺技术要求。故中心距、长度、宽度尺寸和圆弧、外圆尺寸等的调整必须在车床进入稳定加工状态后才可进行，防止工艺系统热变形影响太大。

〔10〕粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴120°的三等分,保证中心高尺寸。磨床首尾两端偏心夹具的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整至适宜之处反锁固定。此外假设中心架调整不恰当会引起曲轴变形而致中心高超差，而砂轮进刀太快那么会引起角度偏移,甚至曲轴断裂。

致谢

我本次的毕业设计，得到邹竹青老师的亲切关心和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。首先要感谢的是我的指导老师邹竹青老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。在完成初稿后，老师认真查看了我的设计内容和格式，指出了我存在的很多问题，让后我回去在查看资料，在反复的修改中我学到了不少知识，同时在请教别人的过程中我也增加了和同学老师之间的感情，使我们的友谊更进一步加深了，在此十分感谢邹老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。同时感谢所有任课老师三年来对我的培养。如果没有你们的精心培育我不可能有今天的没好时光，是你们在我有困难的时候帮我们解决困难，就包括这次的毕业设计有许多老师都给与了我们很大的帮助，不管是从材料的来源还是格式的指导都非常认真细心地给我们指引。同时也要感谢我的同学和朋友们，在设计过程中也得到了许多朋友的关心，不管是学哥学姐，都给予我们帮助，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了家的温暖。