3.4 Определение усилий в шатунах станка-качалки при разных способах уравновешивания
Усилия в шатунах станка-качалки зависят от направления перемещения головки балансира вверх- они растягиваются, а при ходе вниз- сжимаются. Величина этих сил для каждого способа уравновешивания определяется по своим формулам, но основное выражение одинаковое и имеет следующий вид:
При ходе вверх
, (79)
При ходе вниз
(80)
где А, А’ - статические усилия, Н;
В, В’- динамические усилия, Н;
φ=wt - угол поворота кривошипа, град.
Необходимо отметить, что значения тангенциальных усилий в пальцах кривошипа будут определяться по следующим выражениям :
при ходе вверх
,
при ходе вниз (81)
,
причем составляющие А, А', В, В; имеют отличающиеся выражения. При балансирном уравновешивании
(82)
,
(83)
где Рж - усилие от массы столба жидкости внутри НКТ от динамического уровня до устья скважины, н ;
Рш - усилие от массы колонны штанг, н ;
-
максимальное
ускорение точки соединения траверсы с
балансиром,
определенное по элементарной теории ,
м/с2;
K1, К - длины переднего и заднего плеча балансира, м ;
С - расстояние от оси вращения балансира до центра тяжести уравновешивающих грузов, м.
При кривошипном уравновешивании
,
(84)
,
(85)
При
комбинированном уравновешивании
,
(86)
,
(87)
где
-
масса
балансирного груза, н.
Напряжения (растягивающие и сжимающие) определяются по следующему выражению:
, (89)
где
- площадь поперечного сечения шатуна,
мм2.
Задача
10 Определить
усилия в шатунах при всех видах
уравновешивания, построить графики
изменения усилий за один двойной ход
ТПШ по 12 значениям угла поворота и
максимальное значения напряжений.
Исходные данные по вариантам приведены
в таблице 9, общие данные
следующие 
.
Таблица 9. - Усилия в шатунах станка-качалки.
|
№ вар. |
мм |
L, м |
|
|
r, м |
мин-1 |
К1 , м |
С, м |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
60(5) |
1220 |
300 |
970 |
1,10 |
7,0 |
3,5 |
3,0 |
|
2 |
73(5,5) |
1225 |
310 |
965 |
1,08 |
7,2 |
3,4 |
2,9 |
|
3 |
73(7) |
1230 |
320 |
960 |
1,06 |
7,4 |
3,3 |
2,8 |
|
4 |
89(6,5) |
1235 |
330 |
955 |
1,04 |
7,6 |
3,2 |
2,7 |
|
5 |
89(8) |
1240 |
340 |
950 |
1,02 |
7,8 |
3,1 |
2,6 |
|
6 |
60(5) |
1245 |
350 |
945 |
1,00 |
8,0 |
3,0 |
2,5 |
|
7 |
73(5,5) |
1250 |
360 |
940 |
0,98 |
8,2 |
2,9 |
3,0 |
|
8 |
73(7) |
1255 |
370 |
935 |
0,96 |
8,4 |
2,8 |
2,9 |
|
9 |
89(6,5) |
1260 |
380 |
930 |
0,94 |
8,6 |
2,7 |
2,8 |
|
10 |
89(8) |
1265 |
390 |
925 |
0,92 |
8,8 |
2,6 |
2,7 |
|
11 |
89(6,5) |
1270 |
400 |
920 |
0,90 |
9,0 |
2,5 |
2,6 |
|
12 |
7<3(7) |
1275 |
410 |
915 |
0,88 |
9,2 |
2,6 |
2,5 |
|
13 |
73(5,5) |
1280 |
420 |
910 |
0,86 |
9,4 |
2,7 |
3,0 |
|
14 |
60(5) |
1820 |
1000 |
905 |
0,84 |
9,6 |
2,8 |
2,9 |
|
15 |
73(5,5) |
1815 |
995 |
900 |
0,82 |
9,8 |
2,9 |
2,8 |
|
16 |
73(7) |
1810 |
990 |
895 |
0,80 |
10,0 |
3,0 |
2,7 |
|
17 |
89(6,5) |
1805 |
985 |
890 |
0,78 |
10,2 |
3,1 |
2,6 |
|
18 |
89(8) |
1800 |
980 |
885 |
0,76 |
10,4 |
3,2 |
2,5 |
|
19 |
60(5) |
1790 |
975 |
880 |
0,74 |
10,6 |
з,з |
3,0 |
|
20 |
73(5,5) |
1780 |
970 |
875 |
0,72 |
10,8 |
3,2 |
2,9 |
|
21 |
73(7) |
1770 |
965 |
870 |
0,70 |
11,0 |
3,2 |
2,8 |
|
22 |
89(6,5) |
1760 |
960 |
865 |
0,68 |
11,2 |
3,2 |
2,7 |
|
23 |
89(8) |
1750 |
955 |
860 |
0,71 |
11,4 |
3,3 |
2,6 |
|
24 |
73(5,5) |
1740 |
950 |
855 |
0,73 |
11,6 |
3,4 |
2,5 |
|
25 |
73(7) |
1730 |
945 |
850 |
0,75 |
11,8 |
3,5 |
3,0 |
,
