随着油气田开发程度的持续深入,老油田的开采难度也越来越大,机采系统能耗高居不下,工作的效率也比较低,这其中,作为系统效率的主要组成部分,地面效率的大小对整体机采效率的影响至关重要,所以,针对地面设备的优化和改造势在必行。游梁式抽油机作为地面设备最主要的一部分,更是影响机采效率最重要的一环。针对传统游梁式抽油机的优化改造,显得十分必要。其中,液压驱动游梁式抽油机因其运转稳定和工作效率高等优点必将成为改造传统抽油机的重要方向。抽油机是个多构件的系统,工作的特点是周期性,在工作过程中,液压驱动游梁式抽油机的关键零件,比如液压杆、旋转主轴等关键零件极易在循环交变载荷的作用下发生疲劳破坏,目前国内针对这些零部件一般都采用静力学分析,或者分时间步施加载荷进行仿真分析,这种方法和实际生产运作的情况不符合,所以对抽油机关键零件采用动力学分析,研究其周期运动下的疲劳特性,就显得非常有意义。本文以新疆油田机械厂生产的五型后置曲柄游梁式抽油机为研究对象,对其进行液压系统的改造设计和实验研究:(1)运用解析法对抽油机进行机械原理分析,确定机械结构的运动特性,对抽油机的悬点载荷构成进行分析。运用理论力学的平衡原理,计算构件的理论安全系数和液压系统选件的匹配度,并进行液压部分的结构设计。(2)基于PROE建立三维模型,确定设计参数,进行合理简化建模。在Sol idworks中对机构进行刚体运动学分析,研究机构零部件运动特性,包括悬点载荷、配重和液压杆相对位置等因素对机构加速度、杆位移、接触力的影响(3)基于刚柔耦合原理,用ANSYS瞬态动力学对抽油机关键零件进行了刚柔耦合动力学仿真分析,计算轴、轴承座和液压零部件的动力学参数,对容易发生损伤的液压杆、旋转主轴和主轴承座进行应力、应变分析,分析其应力分布的区域、应力集中点和周期变化规律,进行关键零件的模态分析,利用Fatigue模块进行疲劳分析,获得关键零件的寿命疲劳和可靠性研究结果,确定疲劳损伤位置。计算得出液压杆和游梁连接处的力学结果,将其作为液压杆的边界条件,导入AMESim中,进行仿真分析,使其更加接近生产工况,在此基础上,测试运动参数、液压系统参数的变化规律,为液压驱动游梁式抽油机的改造提供仿真分析基础。(4)根据生产需求,在AMESim中建立抽油机液压系统的1d仿真模型,以活塞的行程位移为目标,搭建液压系统。同时搭建辅助的信号反馈回路,监控液压杆的位移,达到平稳响应的目标,搭建过程中考虑整体机构节能、突发急停现象时机构自锁功能的实现。研究影响泵排量、杆位移、系统响应速度等液压变量的因素以及变化规律。建立传统游梁式抽油机和液压驱动游梁式抽油机样机的对比实验,对抽油机组进行实验,记录多项数据并将结果进行对比,分析实验结果。本文的研究成果为液压驱动游梁式抽油机的改造和设计提供了参考依据,对提高液压结构的寿命,合理设置生产参数有参考意义。