中国报告大厅网讯，随着石油工业的不断发展，抽油机作为原油开采的关键设备，其技术改进和优化一直是行业关注的焦点。2025 年，抽油机行业呈现出数字化、智能化和高效化的趋势。特别是在曲柄结构的强度计算及优化方面，通过动力学分析和有限元模拟，显著提升了抽油机的可靠性和工作效率。本文通过对游梁式抽油机曲柄的强度计算及结构改进的研究，展示了如何通过理论分析和仿真验证提升抽油机曲柄的承载能力。

  一、抽油机曲柄结构的重要性

  《2025-2030年中国抽油机行业项目调研及市场前景预测评估报告》指出，抽油机的曲柄机构是实现原油开采的核心部件之一。它通过将圆周运动转换为直线往复运动，驱动抽油泵实现上下往复运动，从而完成原油的提取。然而，长期的高负荷运行容易导致曲柄结构失效，进而引发设备故障，影响生产效率甚至导致安全事故。因此，对抽油机曲柄的运动状态和受力情况进行深入分析，并据此进行结构优化，对于提升抽油机的整体性能至关重要。

  二、抽油机曲柄的动力学分析

  通过对游梁式抽油机的曲柄进行动力学分析，推导出曲柄扭矩的平衡方程和扭矩与扭矩因数的关系。分析表明，曲柄处于水平位置时，曲柄自重和曲柄平衡重对曲柄轴产生的扭矩最大。最大应力出现在曲柄从与连杆共线位置运动到垂直位置的过程中。具体而言，当悬点载荷为额定载荷时，减速器输出扭矩主要与扭矩因数有关，计算只需考虑最大扭矩因数即可。根据抽油机的几何尺寸和曲柄转角，可以计算出每一曲柄转角下的扭矩因数。

  三、抽油机曲柄的有限元分析

  利用有限元软件对抽油机曲柄体在不同工况下的应力和变形进行分析。结果表明，曲柄体最大应力均出现在曲柄体工字梁根部上翼板受拉一侧。在不同工况下，曲柄体的最大应力值略高于标准中的要求。具体数据如下：

  当冲程为 1498.6 mm 时，最大扭矩因数为 0.742，对应角度为 75°，此时曲柄体最大应力为 32.3 MPa。

  当冲程为 1092.2 mm 时，最大扭矩因数为 0.588，对应角度为 65°，此时曲柄体最大应力为 25.3 MPa。

  这些结果表明，在无游梁平衡且抽油机承受额定载荷的情况下，曲柄体的应力略高于标准要求，需要进行结构优化。

  四、抽油机曲柄的结构优化

  抽油机行业现状分析指出，针对仿真结果，提出对曲柄结构的优化方案。通过增加工字梁翼板的厚度，从原来的 25 mm 增加到 28 mm，显著改善了应力分布。优化后的曲柄体最大应力为 27.63 MPa，满足标准中规定的最大应力不超过 30 MPa 的要求。同时，曲柄的最大变形量为 0.213 mm，结构刚度也能满足工作要求。

  五、总结

  通过对抽油机曲柄的动力学分析和有限元模拟，确定了曲柄在不同工况下的受力状态和应力分布。针对应力略高于标准要求的情况，通过结构优化，成功降低了曲柄体的峰值应力，提高了曲柄的承载能力和结构刚度。这些改进不仅提升了抽油机的可靠性和工作效率，还为抽油机的设计和优化提供了科学依据。随着数字化技术的不断发展，未来抽油机的设计和优化将更加智能化和高效化，为石油工业的可持续发展提供有力支持。