通過對(duì)游梁平衡抽油機(jī)連桿組系結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性分析，提出了對(duì)橫梁連桿總成的改進(jìn)，將連桿銷軸加長(zhǎng)，采用卡瓦式連接與連桿上接頭固為一體，消除了連桿銷與連桿上接頭、連桿銷與橫梁連接套在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，解決了“橫梁、連桿”的振動(dòng)和異響問題。
    游梁四連桿抽油機(jī)是一種主要的有桿機(jī)械采油設(shè)備，其已經(jīng)有100多年的歷史。在這100多年里，游梁式抽油機(jī)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、經(jīng)久耐用、維修方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到不斷的應(yīng)用和發(fā)展。目前它仍然在機(jī)械采油設(shè)備中處于主導(dǎo)地位。為了滿足節(jié)能降耗的要求，各種節(jié)能式抽油機(jī)不斷推出，懸掛偏置平衡抽油機(jī)（即雙驢頭抽油機(jī)）和調(diào)徑變矩抽油機(jī)是近些年出現(xiàn)的兩種新型游梁平衡節(jié)能抽油機(jī)。由于該型抽油機(jī)因操作方便、節(jié)能效果明顯等特點(diǎn)受到用戶的好評(píng)。但因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隨著抽油機(jī)服役時(shí)間的增加，該型抽油機(jī)在使用過程中出現(xiàn)“橫梁、連桿”抖動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響抽油機(jī)可靠平穩(wěn)工作。
    結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性分析
    游梁式抽油機(jī)是以游梁支點(diǎn)和曲柄軸中心的連線做固定桿，以曲柄、連桿和游梁后臂為三個(gè)活動(dòng)桿件所構(gòu)成的曲柄擺桿機(jī)構(gòu)。從橫梁軸承座到曲柄銷之間的裝置稱為連桿組系，連桿組系在由驢頭、游梁、支架和曲柄等連桿組系組成的抽油機(jī)四連桿組件中是最薄弱的環(huán)節(jié)。橫梁是抽油機(jī)力矩傳遞的主要部件之一，橫梁通過橫梁軸承座與游梁連接，橫梁兩側(cè)的耳座孔通過銷軸與連桿連接。
    常規(guī)曲柄平衡(或復(fù)合平衡)抽油機(jī)，游梁上無平衡配重(或很少的配重)。在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，連桿始終受到較大的拉力，即使橫梁上的連接套與連桿銷、連桿上接頭與連桿銷之間存在間隙，由于單向力的作用,配合接觸面將始終靠在一側(cè)，一般不會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)和響聲。
    游梁平衡抽油機(jī)由于配重安裝在游梁后端，直接平衡驢頭上的懸點(diǎn)載荷。在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，連桿受到呈周期性變化的拉力和壓力。通過對(duì)抽油機(jī)橫梁總成組裝件和橫梁總成設(shè)計(jì)圖樣分析后發(fā)現(xiàn)，連桿銷與連桿上接頭及連桿銷與橫梁聯(lián)接套存在兩處徑向間隙，連桿上接頭與橫梁聯(lián)接套之間存在一處軸向間隙。因此，當(dāng)連桿在拉力和壓力相互轉(zhuǎn)換時(shí)，連桿銷與連桿、橫梁銷接處必然就會(huì)出現(xiàn)承載接觸面的轉(zhuǎn)換，造成承載接觸面的磨損，隨著磨損加劇，間隙逐漸增大。由于間隙的存在，在連桿往復(fù)力的作用下，就會(huì)對(duì)橫梁造成沖擊，抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中即會(huì)出現(xiàn)周期性的振動(dòng)和異響聲。如圖1所示。
    改造方案
    根據(jù)傳統(tǒng)的橫梁與連桿的連接結(jié)構(gòu)分析，連桿銷、連桿上接頭（即連桿銷孔）、橫梁聯(lián)接套三個(gè)相互獨(dú)立。連桿銷孔在長(zhǎng)期承受交變載荷作用下，銷孔內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)磨損，孔徑變大，從而導(dǎo)致連桿在上下?lián)Q向時(shí)出現(xiàn)擺動(dòng)和撞擊異響聲。
    那么，如何徹底消除連桿銷與連桿、橫梁聯(lián)接套之間的間隙？消除連桿在上下沖程換向的過程中連桿銷與連桿、橫梁間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？
    從上述目的出發(fā)，提出橫梁連桿改造思路，將連桿與連桿銷軸固定為一體，便不會(huì)發(fā)生連桿與連桿銷軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)橫梁與連桿異響聲。
    其改造方案為：①加長(zhǎng)連桿銷軸（以八型抽油機(jī)為例，由原來的Ф210mm加長(zhǎng)為310mm）；②連桿銷軸兩端用卡瓦固定，卡瓦上端采用M27mm螺栓鎖緊（每側(cè)2條，共4條），卡瓦下端焊接到連桿上端固定，確保連桿銷與連桿上接頭無橫向與縱向相對(duì)運(yùn)動(dòng)；③連桿上接頭側(cè)面增加一頂絲，保證連桿銷與橫梁聯(lián)接套無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
    現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果對(duì)比
     3.1.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
    此改造結(jié)構(gòu)最早于2009年5月安裝于89115井和89116井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。目前已經(jīng)應(yīng)用四年多的時(shí)間，一直運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)生抖動(dòng)或異常響聲。截至2013年11月底，目前已改造抽油機(jī)橫梁連桿207臺(tái)（其中：懸掛偏置抽油機(jī)120臺(tái)，調(diào)徑變矩抽油機(jī)87臺(tái)）。改造明細(xì)詳見下表：
    抽油機(jī)橫梁連桿改造明細(xì)表
 

    抽油機(jī)橫梁連桿改造費(fèi)用：0.87×10⁴元/臺(tái)，抽油機(jī)橫梁連桿總成新購(gòu)置費(fèi)用：1.85萬×10⁴元/臺(tái)（平均單價(jià)），預(yù)計(jì)凈效益：（1.85 -0.87）×10⁴元/臺(tái)×207臺(tái)＝2.03×10⁶元。
    結(jié)論與認(rèn)識(shí)
    4.1.游梁平衡結(jié)構(gòu)抽油機(jī)在上下?lián)Q向過程中，連桿上接頭存在周期性推、拉交變載荷作用，長(zhǎng)期工作會(huì)造成連桿銷孔磨損，孔徑變大，導(dǎo)致游梁平衡抽油機(jī)沖擊振動(dòng)及異響等故障現(xiàn)象的發(fā)生；
    4.2.將連桿銷軸加長(zhǎng)，采用卡瓦式固定，上端采用鎖緊螺母，下端與連桿固定為一體，連桿上接頭采用頂緊螺栓預(yù)緊，可以避免橫梁、連桿的沖擊振動(dòng)和異響等故障；
    4.3.該改造方案利用原舊部件加工，不但降低了成本,而且消除了連桿上接頭與銷軸相互磨損產(chǎn)生的間隙,防止了連桿在工作時(shí)的振動(dòng),從根本上解決了“橫梁、連桿”的異響問題。