2.4.2 Тербелмелі-станоктың конструкциясын жетілдіру

20.09.2005 жылғы №2260713 патенті. Құрылғы мұнай кәсіпшілік жабдықтарында мұнай және газды штангалық ұңғымалық сораптық қондырғылармен механикалық өндіру үшін қолданылады. Тербелмелі-станок негізден, тіреуден, роторлық балансирден, сағалық штоктан, шатунтан, траверсадан, кривошипнен, противовестен тұрады. Қозғалыс бағыты бойынша алдындағы противовесте бойлық ойық бар, ол бағыттаушымен жабдықталған және онда кривошипнің айналу өсіне перпендикуляр бағытта орын ауыстыру мүмкіндігі бар диск-жүк орналасқан. Алдыңғы противовестің диск-жүкпен бірге массасы противовес қозғалысының бағыты бойынша артқысының массасына тең етіп жасалған. Тербелмелі-станокты теңгеру үшін диск-жүкті упорлы қадалық көмегімен қатайтуға болады, ол диск-жүк пен алдыңғы противовес корпусындағы тесіктерінде орнатылған. Кривошиптегі айналу моменті штангалар тізбегін көтеру кезінде артады. Динамикалық жүктемелер электрқозғалтқыш жетегінде реттеледі (теңеседі) және соның арқасында энергетикалық шығындар азаяды, тербелмелі-станоктың экономдығы артады.

Мұнайды штангалық ұңғымалық сораптық қондырғылармен механикалық өндіруге арналған тербелмелі станоктар белгілі. Олар конструктивті түрде штангалар тізбегі ұңғымада противовестермен балансирлі теңгерілген, олар балансир соңында немесе кривошиптерде орнатылады (Чичеров Я.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. М.: Недра, 1983, 117 және 129 беттер).

Бірақ бұл құрылғы жоғарыда аталған аналогпен салыстырғанда штангалар тізбегінің теңгерілуі жақсырақ болғанымен, ұңғымаларды кусттық пайдалану кезінде ғана қолданылуы мүмкін.

Ең жақын түпнұсқа ретінде келесі тербелмелі станокты алуға болады, онда негіз, екі иықты роторлы балансир (балансирдің алдыңғы иығында сағалық штоктың арқандық ілгішімен бірге балансир басы бар) орнатылған тіреуіштен, шатундармен бірге траверсадан, противовестермен бірге кривошиптерден және электрқозғалтқышпен бірге бәсеңдеткіштен тұрады (Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984, 166 бет).

Берілген тербелмелі станоктың конструкциясының қолдану аймағы шектелмеген. Сонымен қатар практикалық қолдануда штангалар ілгішінің қозғалысының сипаттамасы біршама жақсы болады-ол гармониялық тербеліске жақынырақ, яғни нәтижесінде кривошип біліктеріне аз инерциялық жүктемелер қамтамасыз етіледі. Бірақ оларда керек теңгерілу жетіспейді және кривошиптердің тік күйінде противовестерден кривошиптердің айналу өсіне қатысты теңгеру моменті нөлге тең болады. Айналу моментін көтеру үшін кривошиптерде жетекке берілетін динамикалық жүктемелерді көтеріп отыру қажет, бұл да энергетикалық шығындарды біршама арттырады.

Өнертабыстың негізгі мақсаты – штангаларды көтеру кезінде кривошиптерде айналу моментін арттыру үшін проивовестердің конструкциясын жетілдіру, бұл жетектегі динамикалық жүктемелерді теңестіруді және тербелмелі-станоктың жұмысы кезінде энергетикалық шығындарды азайтуды қамтамасыз етеді.

Алға қойылған мақсат негіз, тіреуіш, сағалық штоктың иілгіш ілгіші бар екі иықты роторлы балансир, шатун, траверса, кривошип, бәсеңдеткіш және электрқозғалтқышы бар тербелмелі-станокта өнертабыс бойынша қозғалыс бағыты бойынша алдындағы противовесте бойлық ойық бар, ол бағыттаушымен жабдықталған және онда кривошипнің айналу өсіне перпендикуляр бағытта орын ауыстыру мүмкіндігі бар диск-жүк орналасқан. Алдыңғы противовестің диск-жүкпен бірге массасы противовес қозғалысының бағыты бойынша артқысының массасына тең етіп жасалған. Сонымен қатар диск-жүкті алдыңғы противовестің бойлық ойығында тіректік мұрындық көмегімен қатайтуға болады, ол диск-жүк пен алдыңғы противовес корпусындағы тесіктерінде орнатылған.

Тербелмелі-станокты барлық белгілі және ерекше белгілерін ескере отырып орындау қозғалыс бағыты бойынша алдында орналасқанын диск-жүкті орын ауыстыру арқылы ауырлық центрін ауыстыратындай етіп жасауға мүмкіндік береді. Бұл кривошиптер білігінде штангалар тізбегін көтеруге жеткілікті айналу моментінің артуына себепкер болады және электроқозғалтқыш жетегіне берілетін динамикалық жүктемелерді теңестіруге алып келеді, соның арқасында құрылғының жұмысы кезінде энергетикалық шығындарды біршама төмендетеді. Тербелмелі-станокты теңгеру үшін құрылғыны алғаш қосу кезінде диск-жүкті тіректік мұрындық көмегімен қатайтуға болады.

2.4.2.1-суретте ұсынылған тербелмелі-станоктың толық көрінісі көрсетілген, 2.4.2.2-суретте – диск-жүкті тіректік мұрындықмен қатайтқандағы күйі, 2.4.2.3-суретте – диск-жүк конструкциясы және алдыңғы противовестің ауырлық центрінің өзгеру динамикасы.

2-тіреуіш; 3-балансир; 4-иілгіш ілгіш; 5-сағалық шток; 6-траверса; 7-шатун; 9-алдыңғы противовес; 10-артқы противовес; 11-бойлық ойық; 12-бағыттаушы; 13-бағыттаушы; 14-диск-жүк; 15-электрқозғалтқыш; 16-сыналы-белдікті беріліс; 17-бәсеңдеткіш

2.4.2.1-сурет. Тербелмелі-станоктың толық көрінісі

9-алдыңғы противовес; 11-бойлық ойық; 14-диск-жүк; 18-тіректік мұрындық

2.4.2.2-сурет. Диск-жүкті тіректік мұрындықпен қатайтқандағы күйі

Тербелмелі-станок негізден 1, тіреуден 2, роторлық балансирден 3, сағалық штоктан 5, шатунтан 7, траверсадан 6, кривошипнен 8, противовестен 9,10 тұрады. Қозғалыс бағыты бойынша алдындағы противовесте 9 бойлық ойық 11 бар, ол бағыттаушылармен 12,13 жабдықталған және онда кривошипнің 8 айналу өсіне перпендикуляр бағытта орын ауыстыру мүмкіндігі бар диск-жүк 14 орналасқан. Алдыңғы противовестің 9 диск-жүкпен бірге массасы артқы противовес массасына тең етіп жасалған.

2.4.2.3-сурет. Диск-жүк конструкциясы және алдыңғы противовестің ауырлық центрінің өзгеру динамикасы

Негізде 1 сонымен қатар жетектік электрқозғалтқыш 15 орнатылған, ол сыналы-белдікті беріліс 16 арқылы бәсеңдеткішпен 17 жалғанған.

Диск-жүкті 14 ойыққа 11 тіректік мұрындық 18 арқылы қатайтады, ол диск-жүк пен алдыңғы противовес корпусында орнатылған (2.4.2.2-суретке сәйкес).

Тербелмелі-станок келесідей жұмыс жасайды.

Электрқозғалтқышты 15 жұмысқа қосқаннан кейін одан айналу моменті сыналы-белдікті беріліс 16 арқылы бәсеңдеткіштің 17 жетекші білігіне беріледі және ары қарай оның жетектегі білігі арқылы қозғалыс бағыты бойынша алдыңғы мен артқы противовестерге 9,10 және кривошиптерге 8 және онымен байланысқан шатундарға 7 беріледі, содан роторлы екі иықты балансирді 3 сағалық штогының 5 иілгіш ілгішімен 4 бірге қозғалысқа келтіреді.

Алғашқы қосу кезінде тербелмелі-станокты теңгеру үшін қозғалыс бағыты бойынша алдындағы противовестің 9 бойлық ойығында 11 орналасқан диск-жүкті 14 тіректік мұрындық 18 арқылы қатайтады, ол диск-жүк 14 пен алдыңғы противовес 9 корпусындағы тесікте орналасқан.

Мұндай тербелмелі-станок оның теңгерілуінің соңына дейін жұмыс жасайды, кейін электрқозғалтқыш 15 өшірілгенде тіректік мұрындықты 18 шығарып алады, содан кейін құрылғыны қосады.

Теңгерілген тербелмелі-станокта кривошиптер айналған кезде кривошиптер 8 противовестермен 9,10 бірге келесі күйді қабылдайды (3.2.2-суретке сәйкес). Штангалар тізбегін сағалық штокпен 5 көтеруге сәйкес келетін кривошиптердің 8 тік жоғары күйінде ортадан тепкіш күштердің әсерінен диск-жүк 14 продолный ойықда 11 бағыттаушылар 12,13 бойынша кривошип өсіне перпендикуляр бағытта қозғала бастайды, бұдан алдыңғы противовестің 9 ауырлық центрі орын ауыстырады. Бұл кезде кривошиптердегі 8 айналу моменті бірқалыпты артады.

Ары қарай кривошиптердің 8 еңкею бұрышын өзгерткенде диск-жүк ортадан тепкіш күштердің және жеткілікті айналу моментінің әсерінен төменгі сол жақ күйге орын ауыстырады, ол штангалар тізбегін сағалық штокпен көтерудің басталуына сәйкес келеді.

Кривошиптердің шеткі төменгі күйіне сәйкес келетін, штангалар тізбегін сағалық штокпен көтеруді аяқтағаннан кейін диск-жүк 14 бойлық ойықта 11 шеткі оң жақта орналасады. Штангалар тізбегін сағалық штокпен түсіру кезінде кривошиптердің 8 тік күйден еңкею бұрышының аз ғана өзгерткенде диск-жүк 14 бойлық ойықта 11 сол жақ бастапқы күйге орын ауыстырады және қарапайым контржүк ретінде жұмыс жасайды.

Кейін айналу моментінің әсерінен кривошиптерде 8 диск-жүк потенциалды энергияны жинай отырып жоғары қарай қозғалады.

Штангалар тізбегін сағалық штокпен 5 көтеру кезінде біршама артқан, кривошиптегі 8 айналу моментінің бірқалыпты, инерциялық күштерсіз өзгеруі электрқозғалтқыш 15 жетегіндегі жүктемені теңестіруге ықпал етеді, бұл аталған тербелмелі-станокты пайдалану кезінде экономикалығын арттыра отырып энергия шығынын төмендетуді қамтамасыз етеді.

Бөлім бойынша қорытынды

1.Станок-качалканы есептегенде белгілі А.Н.Адонин диаграммасы бойынша кез келген (2.1.1-суретке сәйкес) тәулік өнімділігі белгілі проекциясы мен ұнғыма терендігі қиылысынан станок-качалка түрін және сораптың келісті плунжер диаметрін тауып алуға әр қашанда мұмкіндік бар. Бұл бұл кез келген тереңдікке сәйкес маркасы штагалы сорапты таңдауға болады.

2. Келтірілген өнертабыстар схемалары біз үшін олардың ішінен – штангаларды көтеру кезінде кривошиптерде айналу моментін арттыру үшін проивовестердің конструкциясын жетілдіру, бұл жетектегі динамикалық жүктемелерді теңестіруді және тербелмелі-станоктың жұмысы кезінде энергетикалық шығындарды азайтуды қамтамасыз ететін техникалық шешімді табу.