Полное усилие в точке подвеса штанг при ходе поршня вверх и вниз будет равно соответственно:
(28)
(29)
где
–
статическая
сила при ходе поршня вверх;
–
статическая
сила при ходе поршня вниз.
Полное усилие в точке соединения штанг с балансиром зависит от угла поворота пальца кривошипа α. Наибольшее усилие при ходе поршня вверх будет тогда, когда cosα=1, т.е. α=0̊. В этом случае получаем следующее:
(30)
Наименьшее усилие при ходе поршня вниз будет тогда, когда cosα=-1, т.е. α=180̊. В этом случае получаем следующее:
(31)
Вес столба поднимаемой жидкости будет равен:
(32)
Далее рассчитываем полное усилие в точке соединения штанг с балансиром при n=12 об/мин=0,2 об/сек, т.е. при работе насоса за 6 часов в сутки:
После определения полного усилия рассчитываем максимальное и минимальное напряжения в теле штанги за цикл нагружения:
(33)
(34)
Далее находим амплитуду напряжения в теле штанги за цикл нагружения:
Находим приведенное напряжение в теле штанг:
Далее проверяем колонну штанг на усталостную прочность:
Таким образом, колонна штанг соответствует условиям усталостной прочности при заданных условиях эксплуатации насоса.
Заключение
В данной работе были спроектированы штанговый насос двойного действия и его привод. Расчеты курсового проекта позволяют судить о работоспособности насоса при заданных и принятых значениях, на основании полученных данных был выбран привод водоподъемного устройства. В ходе выполнения курсового проекта были получены и закреплены знания основ конструирования и проектирования узлов и деталей буровых машин. В заключении работы был выполнен чертеж, который наглядно показывает расположение основных элементов насоса двойного действия и его привода.
Список литературы
1. Шелковников И.Г. Прикладная буровая механика: Учебное пособие. Часть 2. СПб, 1998.
2. Юшков а.С., Пилипец в.И. Геологоразведочное бурение: Учебное пособие.-Донецк: Норд-Пресс, 2004.
3. Бродов Г.С. Бурение и оборудование скважин на воду. Практическое руководство, проектирование и расчет. СПб, 2006.
4. Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардыш В.Г. Буровые машины и механизмы. М.: Недра, 1981.