图2－2 抽油机几何尺寸与曲柄销受力图
分别在曲柄连杆系统和游梁系统中，取力矩平衡可得
(2-60)
(2-61)
(2-62)
式中 ——悬点运动加速度；
, ——分别为作用在曲柄销处的切线力和连杆的拉力，N；
——折算到曲柄上回旋半径 处的平衡重量，N。
由式(2－60)和式(2－61)消去 ，可求得复合平衡条件下的扭矩计算公式：
(2-63)
曲柄平衡抽油机， ，则扭矩计算公式为
(2-64)
游梁平衡抽油机， ，则扭矩计算公式为
(2-65)
对于曲柄平衡的抽油机，公式(2－64)中的第一项表示悬点载荷 在曲柄轴上产生的扭矩，称之为油井负荷扭矩，用 表示，可写成
(2-66)
令
则
称作扭矩因数或扭矩因子，即为悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩(负荷扭矩) 与悬点载荷 的比值。
式(2－64)中的第二项 表示曲柄及其平衡重在曲柄轴上造成的扭矩 ，称之为曲柄平衡扭矩，可写成
(2－67)
把曲柄轴上的负荷扭矩 与曲柄平衡扭矩 之差，称作净扭矩，用 表示为
(2－68)
式中 ——曲柄最大平衡扭矩， 。
当考虑抽油机本身的结构不平衡时，公式(2－63)可写成
（2－69)
式中 抽油机结构不平衡值，等于连杆与曲柄销脱开时，为了保持游梁处于水平位置而需要加在光杆上的力。
为了简化计算，可忽略游梁摆角 及游梁平衡重的惯性力矩产生的影响(一般计算误差不超过10％，扭矩峰值的误差小于5％)，则扭矩计算公式简化为
复合平衡： (2－70)
曲柄平衡： (2－71)
游梁平衡： (2－72)
（2）悬点位移与曲柄转角的关系
欲绘制扭矩曲线，需先求出悬点载荷 与曲柄转角 的变化关系，为此，可利用示功图中悬点载荷 与悬点位移 之间的关系，以及悬点运动规律中悬点位移 与曲柄转角 之间的关系，建立悬点载荷 与曲柄转角 的关系。
在研究悬点运动规律时，曾得出了悬点位移 随曲柄转角 变化的计算公式，因此，曲柄转角 同悬点位移 的关系式应是对 ～ 关系式求反函数。
由于 ～ 关系式的反函数很难直接求得，而用迭代方法求解的计算工作量大、较麻烦，因此，建议采用插值方法求解。
首先选定一定步长 ,预先计算出不同角 对应下的位移 的值，然后利用插值方法便可求出任一悬点位移 所对应的曲柄转角 的值。只要将计算步长选得充分小(一般选1°便足够了)，利用最为简单的线性插值方法进行计算，便足可以满足精度要求。
（3）扭矩因数计算
在利用悬点载荷及平衡计算曲柄轴扭矩时，关键是计算扭矩因数 ，而由前面知，求 需计算角 和角 值。根据四连杆机构的几何关系， 和 可分别由下述两式求得
(2－73)
(2－74)
式中 ——游梁后臂 与铅垂线的夹角。
另外，由于 ，故可得
(2－75)
这表明，用悬点运动速度 除以曲柄旋转角速度 也可得到扭矩因数 的值。
（4）计算最大扭矩公式
在实际生产中，计算曲柄轴的扭矩固然是很重要的，但由于扭矩是随曲柄转角的变化而变化，并且计算很麻烦，而在抽油技术设计和一般应用分析中，常常只需要知道曲柄轴的最大扭矩，因此多采用近似计算公式或经验公式计算最大扭矩。
①计算最大扭矩的近似公式
当把抽油机悬点运动简化为简谐运动，并忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响，以及认为最大峰值扭矩发生在曲柄转角为 时，式(2－69)可变为
(2－76)
将 代入式(2－76)，整理得
(2－77)
令
值实际上是抽油机结构不平衡及平衡重物在悬点处产生的平衡力，它表示被实际平衡掉的悬点载荷值，因此，称之为实际有效平衡值。
为了使抽油机工作达到平衡状态，实际所需要的有效平衡值应为
(2－78)
为实际需要的有效平衡值。当 = 时，抽油机达到了平衡，即工作在平衡状态。
一般认为，最大扭矩与最大载荷出现在同一曲柄转角位置。由式(2－77)看出，当 或 ，并且不考虑悬点载荷 的变化时， 达到最大值。因此，将 和 以及 = 代入式(2－77)，整理得
(2－79)
②计算最大扭矩的经验公式
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