Р исунок 16.3 Диаграмма области применения станков-качалок

СК5-3-2500

(при числе качаний 12 в мин) и СК6-2,1-2500 (при числе качаний 14 в мин)

- СК5-3-2500 - СК6-2,1-2500

Рисунок 16.4 Диаграмма области применения станков-качалок

СК8-3,5-5600 и СК10-3-5600 (при числе качаний 12 в мин)

- СК8-3,5-5600 - СК10-3-5600

Рисунок 16.5 Диаграмма области применения станков-качалок

С К8-3,5-4000 и СК12-2,5-4000 (при числе качаний 12 в мин)

- СК8-3,5-4000 - СК12-2,5-4000

Рисунок 16.6 График определения места установки противовесов на кривошипе и их количества (масса противовеса Q_р =195 кг)

Станка-качалки ск3-1,2-630

1. – два противовеса на кривошипе;

2. – один противовес на кривошипе.

Рисунок 16.7 График определения места установки противовесов на кривошипе и их количества (масса противовеса Q_р = 650 кг)

1. – четыре противовеса на кривошипе;

2. – три противовеса на кривошипе;

3. – два противовеса на кривошипе;

4. – один противовес на кривошипе.

1 - 2 - 3 -

1 – СК12-2,5-4000; 2 – СК10-3-5600; 3 – СК8-3,5-4000, СК8-3,5-5600

Рисунок 16.8 График определения места установки противовесов на кривошипе и их количества (масс противовеса Q_Р = 485 кг)

1. – два противовеса на кривошипе;

2. – один противовес на кривошипе.

СК5-3-2500 СК6-2,1-2500

Практическая работа № 17

Тема: Определение размеров сечения балансира станка-качалки

Цель работы:

формирование умения определять площадь сечения балансира СК в зависимости от действующих нагрузок.

Общие сведения

Почти все узлы штанговой насосной установки работают в условиях действия переменных напряжений, обусловленных изменением нагрузки на колонну штанг и головку балансира при ходе вверх и при ходе вниз, причем в таком режиме оборудование работает длительное время, для того чтобы обеспечить долговременную работу деталей в таком режиме необходимо знать соответствующую методику расчета деталей на несущую способность при условии воздействия переменных напряжений. В общем случае характерным является среднее напряжение цикла _m и амплитудное напряжение _а:

В случае приближенного расчета, можно считать, что нагрузки Р_б В точке подвеса штанг и усилия в шатуне Р_ШАТ направлены вертикально вниз и перпендикулярны продольной оси балансира (см. рисунок 17.1).

Расчет будет заключаться в определении максимальных изгибающих моментов, действующих на балансир и момента сопротивления сечения балансира, по которому должен быть выбран необходимый профиль двутавра.

Максимальный момент определяется:

где  - коэффициент учитывающий увеличение максимальной нагрузки в точке подвеса штанг при мгновенном заклинивании,  = 1,5...2,0.

Рисунок 17.1 Расчётная схема балансирного СК

Так как балансир изготавливается из углеродистой стали обыкновенного качества, для которой предел прочности равен [_В] = 380...490 МПа, а сопротивление изгибу принято считать [_-1] = 0,43[_В], следовательно, момент сопротивления сечения:

По таблице стандартных профилей определяется номер двутавра, из которого должен быть изготовлен балансир.

При проверке балансира на действие переменных нагрузок, необходимо вычислить значение минимального момента, действующего на балку балансира:

Подсчитываются значения фактических максимальных и минимальных напряжений изгиба в опасном сечении, которое находится в месте опоры балансира:

Амплитудное значение напряжения:

Среднее значение напряжения:

Снижение пределов выносливости вследствие концентрации напряжений характеризуется эффективным коэффициентом концентрации напряжений:

где коэффициенты , , - определяются экспериментально и равны исходя из формы сечения балансира:

=0,9; = 1,5; =0,6.

Коэффициент запаса прочности:

;

где (_а)_Э – напряжения при ассиметричном цикле нагружения и характеризует влияние конструктивных и технологических факторов:

Пример решения задачи

Исходные данные:

станок-качалка СК8-3,5-4000

Р_max = 54101 Н

Р_min = 30498 Н

К = 3,5 м

Максимальный момент в опасном сечении:

Требуемый момент сопротивления сечения Wx балки балансира при условии, что допускаемые напряжения изгиба = 0,43[_В]:

Из таблицы 17.1 выбираем двутавр с требуемым моментом сопротивления сечения.

В данном случае это двутавр 50 с моментом сопротивления сечения:

Wx-x = 1589 см³.

Максимальные фактические напряжения изгиба:

Минимальные фактические напряжения изгиба:

Таблица 17.1

№ балки	h	в	Площадь сечения, см2	Масса 1м, кг	Wx-x, см3
	мм
30	300	135	46,5	36,5	472
30а	300	145	49,9	39,2	518
33	330	140	53,8	42,2	597
36	360	145	61,9	48,6	743
40	400	155	72,6	57	953
45	450	160	84,7	66,5	1231
50	500	170	100	78,5	1589
55	550	180	118	92,6	2035
60	600	190	138	108	2560

Эффективный коэффициент концентрации напряжений:

Напряжение при асимметричном цикле нагружения:

Коэффициент запаса прочности:

Для увеличения запаса прочности рекомендуется выбрать сдвоенный двутавр меньшего сечения.

Далее изображаем схему сечения двутавра с указанием его геометрических размеров (рисунок 15.2).

Рисунок 17.2 Схема поперечного сечения двутавра балансира

Контрольные вопросы

1. Какие деформации испытывает балка балансира во время работы?

2. В каком сечении балансира напряжения изгиба имеют максимальные значения?

3. Как подсчитывается величина максимального изгибающего момента?

4. Какими параметрами характеризуется сечение двутавра?

5. В чем сущность асимметричного цикла нагружения?

6. В чем сущность расчета на усталостную прочность (выносливость)?

7. На какие параметры работы СК влияют длины плеч балансира?

8. Дайте определение коэффициенту кинематического совершенства СК.