Расчет комбинированного уравновешивания станка-качалки

Рассчитать комбинированное уравновешивание станка-качалки СКН5 - 1812 для следующих условий работы: диаметр плунжера D_пл = 68 мм; глубина спуска насоса L = 600 м; погружение насоса под динамический уровень h = 30 м; диаметр штанг d = 22 мм; удельный вес жидкости P_ж= 900 кГ/м³; длина переднего плеча балансира а =3 м; длина заднего плеча балансира b = 2,5 м; радиус кривошипа r = 74 см при длине хода точки подвеса штан S = 1,8м .

Вес колонны насосных штанг

 

P_ш = q_ш L х 0,875=3,14 х 600 х 0,875=1650 кг

 

(0,875 — коэффициент потери веса штанг в жидкости).

Вес жидкости:

F_пл ( L – h ) P_ж

P_ж = ---------------- = 1860 кг

10⁴

 

Расстояние от оси кривошипного вала до центра тяжести противовесов (при двух противовесах на каждом кривошипе) определяем по формуле

Р_ж a r r n₆ q₆

R = ( P _III + --------- ) ------------ - ----------- - 0,08r – 27,4 см =

2 b n_к q_к 1850

 

1860 3 х 74 74 х 18 х 33

(1650 + --------) ------------------ - ------------------- - 0,08 х 74 – 27,4 см =

2 2,5 x 4 x 580 1850

= 42 см

 

Следовательно, для уравновешивания станка-качалки центр тяжести всех четырех кривошипных противовесов должен находиться на расстоянии 42 см от оси кривошипного вала при полном числе балансирных грузов (восемнадцать).

Можно также установить кривошипные противовесы на разном расстоянии от кривошипного вала, но сумма всех четырех плеч этих противовесов должна быть равна 42 см. * 4 = 168 см.

При небольшой нагрузке на станок-качалку вычисленное значение R может получиться отрицательным. Это указывает на большой вес взятых кривошипных противовесов, а иногда и на невозможность применения комбинированного уравновешивания. В последнем случае полностью снимают все уравновешивающие плиты с балансира и осуществляют только роторное уравновешивание.

Определить, каким образом нужно произвести доуравновешивание станка-качалки СКН5-3015 амперклещами на основании следующих данных: диаметр насоса D_пл = 56 мм; глубина установки насоса L = 650 м; длина хода полированного штока S = 2,4 м; число качаний в минуту п= 12. На кривошипах установлено по два груза, центры тяжести которых находятся от центра кривошипного вала на расстоянии: на первом кривошипе груз №1 — 90 см и груз №2— 86 см; на втором кривошипе груз №3 — 88 см и груз №4 — 88 см. Замеренная сила тока при ходе вверх I_в = 30 а, а при ходе вниз I_н = 50 а. Находим коэффициент неуравновешенности станка-качалки:

 

I_в - I_н 30 - 50

К_ну = ----------- = ----------- = - 0,25

I_в + I_н 30 + 50

 

Знак минус указывает на то, что для доуравновешивания станка- качалки грузы надо передвинуть ближе к центру вала.

При значении К_пр = 2,4 и К_р = 46 общее расстояние, на которое надо передвинуть кривошипные грузы, будет равно:

по первой формуле

 

К_ну К_пр L -0,25 * 46 * 650

т = -------------- = ----------------------- = 75 см;

100 100

 

по второй формуле

 

L S

т = К_ну К_пр --------- (Dпл + n S) = - 79 см.

 

Результаты по обеим формулам получены достаточно близкие. Примем т = - 75 см.

Из рассмотрения положений грузов видно, что любой из них может быть передвинут к центру кривошипного вала на 75 см. Передвинем на 75 см груз № 1, как наиболее удаленный от центра вала; тогда положение всех грузов будет следующее: груз №1 — 90 — 75 = = 15 см; груз №2 — 86 см; груз №3 — 88 см и груз №4 — 88 см.

Среднее удаление грузов № 1 и 2 на левом кривошипе

( 15 + 86 ) / 2 = 50,5 см

а среднее удаление грузов № 3 и 4 на правом кривошипе будет равно 88 см. Разница (88 — 50,5) = 37,5 см очень велика (для СКН5-3015 она не должна быть больше 20 см), поэтому нужно перемещать не один груз, а два — по одному на каждом кривошипе. Поскольку грузы на обоих кривошипах удалены примерно одинаково от центра вала, следует передвинуть два симметрично расположенных груза (по одному на каждом кривошипе) на равные расстояния:

 

т 75

--------- = ---------- = 38 см

2 2

 

Рассчитать клиноременную передачу для станка-качалки СКН5-1812.

Электродвигатель АОП-63-6 имеет мощность N = 10 квт (13,6 л. с.) и число оборотов в минуту n₂ = 970. Диаметр шкива на редукторе D₁ = 800 мм и на электродвигателе D₂ = 400 м.

При коэффициенте скольжения ремня L = 0,01 число оборотов шкива редуктора будет равно:

 

(1 - x) D₂ п₂

п₁ = -------------------------- = 480 об/мин.

D₁

 

Скорость движения ремней

 

p D₂ п₂

v = --------------- = 20, 3 м/сек

 

Угол обхвата меньшего шкива (электродвигателя) равен

(D₂ - D₁ ) 60

a =180⁰ - ------------------ = 155⁰

п₂

 

Угол обхвата допускается не менее 120⁰.

Расчетная мощность N₀, передаваемая одним клиновидным ремнем, в зависимости от диаметра шкива электродвигателя и скорости движения ремня определяется из таблицы.

Поправочный коэффициент для угла обхвата а = 155⁰ будет равен

 

f = 1 — 0,003 (180⁰ — a) = 1 – 0,003 ( 180 -155 ) = 0,925.

 

Коэффициент F, учитывающий режим и длительность работы станка-качалки в три смены (для машин и механизмов III класса со значительными колебаниями нагрузки), принимаем равным 0,5.

Необходимое минимальное число ремней

 

N

n = -------------- = 2,6

N₀ f F

 

Принимаем n =3.

Длина ремней будет

 

(D₂ + D₁ )²

L = 2 l+ 1,57 (D₁ + D₂)+ ---------------- = 3924 мм,

4 l

 

где l — межцентровое расстояние, которое предварительно примем равным 1000 мм.

 

Принимаем стандартную длину клиновидных ремней L = 4000 м, при этом межцентровое расстояние будет равно:

2L - p ( D₁ + D₂ ) + \/ [2L - p ( D₁ + D₂ ) ]² - 8 ( D₁ + D₂ )²

l = ---------------------------------------------------------------------- = 1034 мм.

 

Число перегибов ремня в секунду

 

2 v 40,6

m = ----------- = -------------- =10,2.

L 4

 

Число перегибов ремня не должно превышать 40 в секунду.

 

Расчет потребной мощности электродвигателя для станка-

Качалки

 

Требуется определить потребную мощность электродвигателя для станка-качалки СКН5-1812 на основании следующих данных: диаметр плунжера насоса D_пл = 43 мм; высота подъема жидкости (расстояние от устья до динамического уровня) Н = 950 м; глубина спуска насоса L = 1000 м; дебит скважины Q = 31,5 т/сутки; относительный удельный вес жидкости  = 0,9; длина хода полированного штока S = 1,8 м; число качаний в минуту п = 12; диаметр насосных труб d_т = 50мм, диаметр насосных штанг d = 19мм.

Общий к. п. д. глубвиннонасосной установки может быть определен как отношение полезной мощности, необходимой для подъема подаваемой насосом жидкости, к средней мощности, потребляемой электродвигателем. Такая методика является сложной, а потому и не приемлемой для практических целей.