如图1所示为油田开采石油的抽油系统,由抽油机、抽油杆和抽油泵等部分组成.抽油泵的原理与活塞式抽水机

2025-04-02 19:13:28
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回答1:

(1)由于钢丝绳对驴头的拉力(以及摩擦力)始终沿切线方向,故钢丝绳拉力(以及摩擦力)对支点O的力臂始终为L1
故T连杆=L2cosθ=FL1+L3cosθ,
T连杆=

FL1+GL3cosθ
L2cosθ

(2)①活塞向上运动时,由于活塞上方液柱的压力,排出阀关闭.由于套管汇总液柱的压力,吸入阀打开,原油被吸入油管.活塞向下运动时,吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭.排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开,从而将活塞下方的原油压入活塞上方.如此不断往复运动,利用活塞将原油不断提升至高处.
②设原油液面到活塞的液柱深度为h,可求出h=
vt
2

则原油液面到活塞的液柱深度为l-h;
Ⅰ.当抽油杆匀速竖直向上提升时,排出阀关闭,吸入阀打开,以抽油杆、活塞、油管中活塞上方的原油液柱整体作为研究对象,悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg(活塞受到的重力远小于抽油杆的重力,可忽略)、加上活塞上方的原油受到的总重ρ(S2-S1)lg、加上总摩擦力f1(方向与相对运动方向相反,竖直向下)、并减去套管中高出活塞的原油液柱给活塞向上的压力ρg(l-h)S2
故T匀速上升=lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-h)S2=lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-
vt
2
)S2
Ⅱ当抽油杆匀速竖直下降时,排出阀打开,吸入阀关闭;以抽油杆和活塞整体做为研究对象.悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg(活塞受到的重力远小于抽油杆的重力,可忽略)、减去总摩擦阻力f2(方向与相对运动方向相反、竖直向上)、减去抽油管中的原油对抽油杆的浮力ρglS1
故T匀速下降=lmg-f2-ρglS1
答:(1)该拉力的大小为
FL1+GL3cosθ
L2cosθ

(2)①抽油泵的工作原理为:活塞向上运动时,由于活塞上方液柱的压力,排出阀关闭.由于套管汇总液柱的压力,吸入阀打开,原油被吸入油管.活塞向下运动时,吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭.排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开,从而将活塞下方的原油压入活塞上方.如此不断往复运动,利用活塞将原油不断提升至高处;
②当抽油杆匀速竖直向上提升、匀速竖直下降时,悬点处受到竖直向下的拉力分别为:lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-
vt
2
)S2;lmg-f2-ρglS1