2765.Оборудование для добычи нефти и газа Часть 2

Таким образом, имея величины длин звеньев четырехзвенно­ го механизма или отношения этих звеньев, посредством форму­ лы (7.68) или (7.67) можно определить величину угла 0 несим­ метричности цикла. Угол 0 может быть как положительным, так и отрицательным, что видно из рис. 7.64.

Для механизма О А'ВС 0 > 0, а для механизма СУ'А"ВС 0 < 0. Для механизма ОАВС, соответственно, 0 = 0.

Для уяснения влияния угла 0 на режим работы установки при­ ходится различать два случая: когда в начале хода вверх точки подвеса штанг направления вращений кривошипа и коромысла совпадают и когда направления вращений этих звеньев проти­ воположны. Рассмотрим каждый случай отдельно.

Из рассмотрения рис. 7.63 и 7.64 видно, что при изменении направления вращения кривошипа участку хода вверх соответ­ ствуют уже не углы <р,, ф',, ф", а углы ф2, ф'2, ф"2 соответственно.

Поэтому:

а) при левом расположении механизма (механизм СУА'ВС), если в начале хода вверх точки подвеса штанг направления вра­ щений кривошипа и коромысла совпадают — ход вверх проис­ ходит медленнее, чем ход вниз, так как (^ < 1), если же в нача­ ле хода вверх направления вращений этих двух звеньев проти­ воположны, ход вверх происходит быстрее, чем ход вниз, т.е.

К>> 1;

Рис. 7.64. Схема преобразующего механизма обычных станков-качалок в крайних положениях для трех случаев расположения

центра вращения кривошипа

б) при правом расположении механизма (механизм СУ'А"ВС), если в начале хода вверх точки подвеса штанг, направления вра­ щения кривошипа и коромысла совпадают — ход вверх проис­ ходит быстрее, чем ход вниз (KQ> 1); если же в начале хода вверх направления вращения этих двух звеньев противоположны — ход вверх происходит медленнее, чем ход вниз (У^0< 1).

Таким образом, ясно, что в зависимости от расположения центра вращения кривошипа в плоскости чертежа и в зависимо­ сти от направления вращения кривошипа можно получить раз­ ные средние скорости при ходе вверх и вниз. При этом переда­ точное отношение / между кривошипом и коромыслом

в течение полного полуцикла является величиной перемен­ ной [11], т.е. скорость движения точки подвеса штанг также яв­ ляется переменной величиной.

Выше (ок — угловая скорость коромысла; со — угловая ско­ рость кривошипа.

При симметричной схеме (см. рис. 7.64) для реального стан­ ка-качалки законы движения точки подвеса штанг (кривые пути, скорости и ускорения) заметно отличаются на участках ходов верх и вниз. При перемене направления вращения кривошипа законы движения, естественно, меняются местами. Таким об­ разом, даже при симметричной схеме закон движения точки подвеса штанг за цикл зависит от направления вращения криво­ шипа.

Следует отметить, что для балансирного привода, построен­ ного по схеме, приведенной на рис. 7.64, выгодным является совпадение направления вращения кривошипа и коромысла, а для привода, построенного, как показано на рис. 7.63, — несов­ падение направления вращения кривошипа и коромысла [11].

Таким образом, для каждой кинематической схемы существуют два закона достижения точки подвеса штанг, в зависимости от направления вращения кривошипа.

7.2.8.1. Кинематическая зависимость между длиной хода точки подвеса штанг и размерами балансирного привода

Рассмотрим, от каких факторов зависит длина хода балан­ сирного привода и каким способами рационально осуществить длинноходовой привод.

Из треугольников В{СВ2 и В{ОВ2 см. рис. 7.63 после неслож­ ных преобразований получим:

(7.70)

С другой стороны

(7.76)

Из этих формул также видно, что кинематические габариты (длина L и высота Н) симметричного преобразующего механиз­ ма балансирного привода: прямо пропорциональны длине хода S точки подвеса штанги являются функцией кинематических отношений причем длина L механизма зависит от г/к и K J K , а высота Н — от г/к, г/l и K J K . Вообще, с увеличением значений этих отношений габариты преобразующего механизма, а следо­ вательно, и вес привода уменьшаются.

Очевидно, при несимметричной схеме

Из рассмотрения рис. 7.64 видно, что при

центр вращения кривошипа находится справа (если скважина находится в левой стороне) от линии В1В2, т.е. длина станка будет несколько больше, чем длина при симметричной схеме, а при

центр вращения кривошипа находится между скважиной и ли­ нией B tB r Следовательно, в этом случае длина L преобразующе­

го механизма будет меньше, чем длина при симметричной схеме.

Одним из основных экономических показателей современ­ ных машин и механизмов является компактность и легкость их конструкции. Поэтому увеличение длины хода точки подвеса штанг за счет увеличения габаритных размеров, а следовательно и веса, нерационально. Рациональным в данном случае спосо­ бом увеличения длины хода, на первый взгляд, является увели­ чение значений кинематических отношений г/t, r/ к и k j k .

По формулам (7.76) для этого случая подсчитаны значения звеньев /с, = к, г и / для значений г/1 и г/к от 0,1 до 0,5, зане­ сенные в табл. 7.18, а также по этим значениям длин звеньев достроены кинематические схемы механизма, показанные на рис. 7.65.

Из рассмотрения табл. 7.18 и рис. 7.65 наглядно видно резкое влияние значении кинематических отношении г/1 и r/к на вели­ чины длин звеньев и на габариты преобразующего механизма станка-качалки.

Теперь рассмотрим, как влияет отношение плеч балансира k j k на габариты и длины звеньев преобразующего механизма к.

Как видно из формул (7.74) и (7.75), длины звеньев k, г, / и р четырехзвенного механизма обратно пропорциональны отноше­ нию k jk , а габаритные размеры для симметричной схемы име­ ют следующие зависимости:

где

Рис. 7.66. Зависимость размеров преобразующего механизма от отношений плеч балансира k j k

По данным табл. 7.19 построены кинематические схемы пре­ образующего механизма при S = 1, рис. 7.66.

Из рис. 7.66 видно, что увеличение k j k приводит к уменьше­

нию продольного, и, особенно, высотного габарита преобразу­ ющего механизма.