Введение

Предлагаемая контрольная работа является частью решаемых задач курса на примере исследования и расчета соединений деталей и передач штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ), которая имеет широкое применение в процессе добычи нефти.

Установка штангового скважинного насоса ШСНУ включает в себя наземное оборудование: станок-качалка (СК) с приводом, оборудование устья; и подземное оборудование: насосно-компрессорные трубы (НКТ), насосные штанги (НШ), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях. Привод станка-качалки включает в себя – электродвигатель, ременную передачу и зубчатый редуктор.

Станок-качалка монтируется на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для сочленения ее с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска 17 (рисунок 2). Она позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса или выход плунжера из цилиндра, а также устанавливать динамограф для исследования работы оборудования.

Рис. 1 Схема установки штангового скважинного насоса ШСНУ:

1 – защитное приспособление; 2 – скважинный насос; 3 – насосно-компрессорные трубы; 4 – насосные штанги; 5 – тройник; 6 – сальниковое уплотнение; 7 – сальниковый шток; 8 – планшайба;

9 – станок-качалка; 10 – фундамент.

Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока – 7) регулируют путем изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы станка-качалки помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или на балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным.

Элементы исследования ШСНУ: структурный и кинематический анализ станка-качалки, кинематический и силовой анализ привода.

Рис. 2 Станок-качалка типа СКД:

1 – подвеска устьевого штока; 2 – балансир с опорой; 3 – стойка; 4 – шатун;

5 – кривошип; 6 – редуктор; 7 – ведомый щкив; 8 – ремень; 9 – электродвигатель; 10 – ведущий шкив; 11 – ограждение; 12 – поворотная плита; 13 – рама; 14 – противовес;

15 – траверса; 16 – тормоз; 17 – канатная подвеска.

Постановка задачи исследования

Целью исследования механизма является:

- изучение структуры механизма;

- определение скоростей точек и угловых скоростей звеньев;

- проведение кинематического и силового анализа механизма;

- расчет зубчатого зацепления.

Задание

Вариант задания контрольной работы выбирается по последней цифре (шифру) зачетной книжки. Варианты заданий и исходные данные к ним представлены ниже (таблица 1 и 2).

Таблица 1

Варианты заданий

Станки-качалки	СКЗ-1,2-630	СК5-3-2500	СК6-2,1-2500	СК8-3,5-4000	СК12-2,5-4000	СК8-5-5600	СК10-3-5600
Вариант/ угол	1 / 0º	15 / 0º	29 / 0º	43 / 0º	57 / 0º	71 / 0º	85 / 0º
	2 / 30º	16 / 30º	30 / 30º	44 / 30º	58 / 30º	72 / 30º	86 / 30º
	3 / 60º	17 / 60º	31 / 60º	45 / 60º	59 / 60º	73 / 60º	87 / 60º
	4 / 90º	18 / 90º	32 / 90º	46 / 90º	60 / 90º	74 / 90º	88 / 90º
	5 / 120º	19 / 120º	33 / 120º	47 / 120º	61 / 120º	75 / 120º	89 / 120º
	6 / 150º	20 / 150º	34 / 150º	48 / 150º	62 / 150º	76 / 150º	90 / 150º
	7 / 180º	21 / 180º	35 / 180º	49 / 180º	63 / 180º	77 / 180º	91 / 180º
	8 / 210º	22 / 210º	36 / 210º	50 / 210º	64 / 210º	78 / 210º	92 / 210º
	9 / 240º	23 / 240º	37 / 240º	51 / 240º	65 / 240º	79 / 240º	93 / 240º
	10 / 270º	24 / 270º	38 / 270º	52 / 270º	66 / 270º	80 / 270º	94 / 270º
	11 / 300º	25 / 300º	39 / 300º	53 / 300º	67 / 300º	81 / 300º	95 / 285º
	12 / 315º	26 / 315º	40 / 315º	54 / 315º	68 / 315º	82 / 315º	96 / 300º
	13 / 330º	27 / 330º	41 / 330º	55 / 330º	69 / 330º	83 / 330º	97 / 315º
	14 / 345º	28 / 345º	42 / 345º	56 / 345º	70 / 345 º	84 / 345º	98 / 330º
							99 / 345º
							00 / 360º

Таблица 2

Габаритные и присоединительные размеры станков-качалок; заданная мощность.

Типоразмер	К1, мм	К, мм	l3 , мм	rmax , мм	l1 , мм	l2 , мм	n, об/мин	N, кВт
СКЗ-1,2-630	1200	1200	1430	570	1055	1430	10,2	8
СК5-3-2500	3000	2100	2500	1000	1845	2500	11,5	10
СК6-2,1-2500	2100						10,8	12
СК8-3,5-4000	3500	2500	3000	1200	2195	3000	12,2	14
СК12-2,5-4000	2500						9,8	16
СК8-3,5-5600	3500						7,8	18
СК10-3-5600	3000						12,3	20

K

K₁

r_max

l₁

l₂

l₄

l₃

Рис.3 Схема станка-качалки с указанием основных геометрических размеров

l