Том 332 № 8 (2021)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2021/8/3312
НОВАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕОБРАЗУЮЩЕГО МЕХАНИЗМА СТАНКОВ-КАЧАЛОК
Актуальность исследования обусловлена необходимостью обеспечить более эффективную работу кинематической схемы станка-качалки. Решение этой проблемы позволит улучшить работу кинематической схемы с точки зрения возникающих в нем нагрузок и снизить металлоемкость наземного привода скважинного штангового насоса при его проектировании. Цель: разработать и предложить методику проектирования станка-качалки при его производстве и изготовлении. Объекты. Преобразующий механизм станков-качалок представляет собой шарнирный четырёхзвенный механизм, выполненный по симметричной и несимметричной кинематическим схемам. При симметричной схеме центр вращения кривошипа находится на прямой, проходящей через точки, соответствующие крайним положениям сочленения шатуна и балансира. Все остальные случаи соответствуют несимметричной схеме. В настоящее время, в соответствии с имеющейся методикой проектирования преобразующего механизма симметричной схемы, в качестве исходных данных используют кинематические соотношения и – отношения радиуса кривошипа к длине соответственно заднего плеча балансира и шатуна. Объектом исследования является шарнирный механизм, преобразующий вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг. Методы. Более предпочтительной и практичной считается методика, позволяющая проектировать механизм по заранее заданным выходным параметрам. При этом рекомендуется использовать параметры, непосредственно определяющие как тип кинематической схемы преобразующего механизма, так и его габаритные размеры. Следует отметить, что не все теоретически реальные механизмы могут быть практически осуществимы. Поэтому реальная область углов ψ несколько уже теоретически реальной области и должна определяться с учётом конструктивных особенностей механизма (например, в крайне близком к корпусу положении траверсы не должна задевать корпус редуктора, высота механизма должна быть такой, чтобы в нижнем положении подвеска устьевого штока не задевала устьевой сальник, и др.). Для удобства пользования предлагаемой методикой целесообразно искомые величины представить в приведённом виде (в долях длины хода). Результаты. По полученным формулам с использованием данных каталогов разных фирм вычислены приведённые значения кинематических параметров преобразующих механизмов различных кинематических схем. В результате получаем, что габаритные размеры преобразующего механизма отечественных станков-качалок симметричной схемы (длина на 45…60 %, а высота – 25…30 %) меньше, чем у зарубежных станков-качалок несимметричной схемы. Разработанная методика позволяет сопоставить технико-эксплуатационные показатели станков-качалок, выполненных по различным кинематическим схемам. Предлагаемая методика при оптимальной функции положения, при которой динамические нагрузки на привод минимальны, эффективность работы скважинного штангового насоса максимальна, таким образом позволяет снизить металлоемкость станка-качалки при его проектировании.
Ключевые слова:
Четырёхзвенный механизм, симметричная, несимметричная, кинематическая, схема, угол, размах