4 Насосные штанги
4.1 Расчет на прочность насосных штанг
Существуют два способа расчета штанговых колонн на прочность: статический (по максимальному напряжению в верхнем сечении) и динамический (по приведенному напряжению).
Как показали исследования, насосные штанги обычно разрушаются не вследствие статического перенапряжения, а в результате усталости материала. Поэтому наиболее точным расчетом штанг на прочность будет метод, определяющий приведенное напряжение, которое зависит как от максимального , так и амплитудного напряжений
,
(89)
где
- максимальное
напряжение в описанном сечении, МПа ;
,
(90)
-
среднее напряжение цикла, действующее
на верхнее сечение штанги, МПа;
(91)
-амплутуда
изменения напряжения, МПа;
(92)
L - длина колонны насосных штанг, м;
Дпл - диаметр плунжера, м;
dш -диаметр штанг, м;
,
- плотности
откачиваемой жидкости и материала
штанг, кг/м3;
тс - средний кинематический коэффициент станка-качалки , 1,1...1,2;
ω - угловая скорость вращения кривошипа, рад/с ;
S- длина хода ТПШ, м.
Для проверки напряжения в ТПШ, определяем максимальное напряжение в статическом режиме
(93)
где Рмах - максимальная нагрузка в ТПШ, м;
-
площадь
поперечного верхнего сечения штанг,
мм2.
В
результате должны выполняться следующие
условия:
Задача 11 Рассчитать одноступенчатую штанговую колонну на
прочность
и проверить соответствие их заданному
материалу.
Исходные данные по вариантам представлены
в таблице 10, а общие следующие -
.
Таблица 10- Расчет штанг на прочность
|
№ вар. |
dнкт(t), мм |
L, м |
hпог , м |
Рж, кг/м3 |
n, мин-1 |
Дпл, мм |
Материал штанг (сталь) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
89(8) |
1820 |
970 |
780 |
13 |
44 |
40(H) |
|
2 |
89(6,5) |
1810 |
960 |
790 |
12,9 |
38 |
40(Нц) |
|
3 |
73(7) |
1800 |
950 |
800 |
12,8 |
32 |
20Н2М(Н) |
|
4 |
73(5,5) |
1790 |
940 |
810 |
12,7 |
32 |
20Н2М(Нц) |
|
5 |
60(5) |
1780 |
930 |
820 |
12,6 |
28 |
20Н2М(Но) |
|
6 |
89(8) |
1770 |
920 |
830 |
12,5 |
44 |
30ХМА |
|
7 |
89(6,5) |
1760 |
910 |
840 |
12,4 |
38 |
15НЗМА |
|
8 |
73(7) |
1750 |
900 |
850 |
12,3 |
32 |
15Х2НМФ |
|
9 |
73(5,5) |
1740 |
890 |
860 |
12,2 |
38 |
40(H) |
|
10 |
60(5) |
1730 |
880 |
870 |
12,1 |
32 |
40(Нц) |
|
11 |
89(8) |
1720 |
870 |
880 |
12 |
38 |
20Н2М(Н) |
|
12 |
89(6,5) |
1710 |
860 |
890 |
11,9 |
38 |
20Н2М(Нц) |
|
13 |
73(7) |
1700 |
850 |
900 |
11,8 |
32 |
20ШМ(Но) |
|
14 |
73(5,5) |
1360 |
840 |
910 |
11,7 |
32 |
ЗОХМА |
|
15 |
60(5) |
1350 |
830 |
920 |
11,6 |
28 |
15НЗМА |
|
16 |
89(8) |
1340 |
820 |
930 |
11,5 |
44 |
15Х2НМФ |
|
17 |
89(6,5) |
1330 |
810 |
920 |
11,4 |
44 |
40(H) |
|
18 |
73(7) |
1320 |
800 |
910 |
11,3 |
32 |
40(Нц) |
|
19 |
73(5,5) |
1310 |
790 |
900 |
11,2 |
32 |
20ШМ(Н) |
|
20 |
60(5) |
1300 |
780 |
890 |
11,1 |
32 |
20Н2М(Нц) |
|
21 |
89(8) |
1290 |
770 |
880 |
11 |
38 |
20Н2М(Но) |
|
22 |
89(6,5) |
1280 |
760 |
870 |
10,9 |
38 |
ЗОХМА |
|
23 |
73(7) |
1270 |
750 |
860 |
10,8 |
38 |
15НЗМА |
|
24 |
73(5,5) |
1260 |
740 |
850 |
10,7 |
38 |
40(H) |
|
25 |
60(5) |
1250 |
730 |
840 |
10,6 |
32 |
40(Нц) |