8.1. Устройство буровых насосов

Буровой насос (рис.21) состоит из приводного и гидравлического блоков, установленных на сварной раме 12.

Буровой насос двухстороннего действия

Рис.21

Приводной блок состоит из трансмиссионного вала 5, коренного вала 9 и шатунного механизма 10, установленных на станине 2. Последняя представляет собой массивный металлический короб, в расточках которого монтируются подшипники трансмиссионного и коренного валов. Для удобства монтажа внутренних узлов и деталей станина имеет крышку 8. Стыкуемые поверхности станины и крышки подвергаются механической обработке и уплотняются при помощи резинового шнура либо прокладки, затягиваемой болтами 11 и ввернутыми в станину шпильками 6. Положение крышки относительно станины фиксируется коническими штифтами.

Отверстия под подшипники растачивают в сборе станины с крышкой. В горловине станины устанавливают направляющие 4 ползуна 13. Оси поверхностей расточек станины под направляющие ползуна должны совпадать с отклонением не более 0,15 мм. Внутренняя полость станины окрашивается маслостойкой краской и используется в качестве резервуара для масла, смазывающего зубчатую передачу, установленную между трансмиссионным и коренным валами. Горловина станины имеет боковые люки для монтажа и осмотра ползунов. Торец горловины снабжается отверстиями для штока 3 и крепления гидравлического блока 1.

В крышке станины имеется вентиляционный колпак 7 для вытяжки масляных паров. Станины буровых насосов отливают из высокопрочных чугунов или сталей. Стальные станины легче, но дороже чугунных. Наиболее экономичны по массе буровые насосы, имеющие станины сварной конструкции.

8.2. Кинематика буровых насосов

Схема действия сил в кривошипно-шатунном механизме

Рис.22

Основная задача кинематики буровых насосов - определение перемещения, скорости и ускорения поршня. Кинематическому анализу предшествует выбор геометрических параметров кривошипно - шатунного механизма согласно заданным техническим показателям и характеристике проектируемого насоса. Радиус кривошипа принимается равным половине длины хода поршня. Длина шатуна выбирается с учетом возможности проворачивания кривошипа, габаритов насоса и угла передачи, образуемого шатуном и перпендикуляром к направляющей ползуна (рис.22). От угла передачи μ зависит усилие в шатуне R, возникающее в результате разложения действующих на ползун сил сопротивлений R=F/sinμ.

При равномерном вращении угол поворота кривошипа за промежуток времени t составит

φ=ωt

где φ - угол поворота, рад; ω - угловая скорость кривошипа, рад/с; t - время,с.

Ползун и поршень при повороте кривошипа на угол φ перемещаются из крайнего левого положения на расстояние

x=(r+l) – BO где r - радиус кривошипа; l - длина шатуна; BO=BD+DO=lcosβ+r cosφ; β - угол наклона шатуна.

В практических расчетах пользуются приближенной формулой перемещения поршня. Из рассмотрения треугольников ВАД и АОД имеем

r sin φ = l sin β; sin β = (r/l) sin φ;

Пренебрегая этими членами ряда из-за их малой величины, получаем более простую формулу для определения перемещения поршня x=r(l-cos φ)

Скорость движения поршня

Ускорение движения поршня

Точные выражения для скорости и ускорения поршня, учитывающие длину шатуна

;