不可再生资源的石油在地球的储量越来越少,目前世界各国石油开采已进入中后期。已存在的大多油井里,石油里的含水比例越来越大,动液面不断下降。新开发的油田中,对油井下泵深度要求也越来越高。因此,石油开采形势的严峻性对抽油设备的要求越来越高,长冲程、大排量、重负荷、高效率是抽油机未来的发展方向。立式行星齿环抽油机采用行星齿环机构实现平稳换向,具有冲程长、悬点载荷大、耗能小、效率高等特点。本文主要的研究内容为:(1)阐述了不同原理和结构的抽油机各自的优势、劣势和适用范围,列出了传统抽油机的一些弊端,并提出了未来抽油机的发展趋势。介绍了立式行星齿环抽油机的工作原理和传动系统。(2)分析了啮合点在A点和C点发生突发事故后,行星轮速度和加速度的计算模型,以及在ABC段系杆的角速度和角加速度计算模型。计算滑块上行即啮合点在齿环BCDE段,齿环初速度和加速度大小。以及滑块下行即啮合点在齿环EFAB段,齿环初速度和加速度大小。在MATLAB软件中绘制啮合点在A、C、D和F点提升带断裂后齿环的时间速度曲线和时间位移曲线,代表齿环滑块的真实运动过程。(3)从能量的角度出发,冲击的过程中齿环的重力势能主要转为行星轮和系杆的转动动能以及行星轴的应变能。在ABAQUS中进行了啮合点在A、C、D和F点提升带断裂后的系统动力学仿真,得到行星轴在受冲击部位的最大应变,以及行星轴危险截面材料的最大应力。通过冲击载荷理论将系统简化为悬臂梁末端受冲击载荷,从理论上计算出行星轴的最大应力和最大应变。通过对比仿真结果和理论计算结果,仿真结果与理论计算结果相差较小,可进一步确定仿真计算与理论计算的正确性。当定义行星轴为理想弹性材料,啮合点在A、C、D和F点提升带断裂后,齿环对行星轴的冲击使行星轴的变形较小,但行星轴危险截面材料受的剪切应力很大。啮合点在齿环的任意一点提升带断裂后,行星轴危险截面材料受的剪切应力很大。因此,增加一套安全保护装置是有必要的,当齿环速度超过一定值后,安全保护装置即判定提升带断裂,将齿环速度尽快降为零避免齿环冲击行星轮。本文的部分研究结果可为安全保护装置的设计与研究提供一定的理论基础。