Лекция Условия работы и задачи расчетов станков качалок.

Станок качалка работает при циклической переменной нагрузке на головке балансира. Если с-к неуравновешен, то при ходе вверх его двигатель поднимает колонну штанг и столб жидкости над плунжером. При ходе вниз штанги опускаются под действием собственного веса. Нагнетательный клапан в плунжере открыт, и давление жидкости не действует на штанги. Таким образом первая задача – уравновешивание с-к и расчет параметров уравновешивания. Основным параметром, определ. мощность двигателя, является тангенциальное усиление на пальце кривошипа с-к, а также радиус вращения кольца кривошипа. Поэтому вторая задача – определение тангенциального усиления на пальце кривошипа.

Методы расчета уравновешивания станков качалок.

Уравновешивание станков качалок добиваются более равномерной нагрузки двигателя. Методы уравновешивания делятся на механические и пневматические. При первом методе уравновешивающие нагрузки могут быть размещены на балансире, кривошипе или там и тут. Соответственно и уравновешивание называют балансирным, кривошипным (роторное) или комбинированным. Балансирное уравновешивание применяется на с-к меньшей грузоподъемности (20-30кН). При увеличении грузоподъемности груз на балансире растёт и при возвратно поступательном движении растут инерционные силы. При кривошипном уравновешивании груз, расположенный на кривошипе, совершает равномерное вращение. При этом возникает лишь инерционная сила, направленная по радиусу кривошипа. Она воспринимается подъемниками кривошипного вала и не влияет на работоспособность других узлов. Поэтому в мощных с-к (80-200кН) применяют только кривошипное уравновешивание. В установках средней мощности (40-60кН) – комбинированное. Уравновешивающие грузы рассчитываются различными способами, в основу которых положено:

1)Равенство работ привода при ходе штанг верх и вниз.

2)Сведения к минимуму квадратов отклонений тангенциального усилия на пальце кривошипа от его среднего значения. Первый способ простой, но менее точный. Он базируется на элементарной теории работы ШГНУ. Однако анализ первого и второго способов показывает, что различия в результатах расчетов не столь велико. Рассмотрим метод балансирного уравновешивания.

(1)

где .

- сила тяжести уравновешивающего груза;

- перемещение груза.

Силами трения пренебрегают. Инерционные силы в первой и во второй половинах хода вверх имеют разные знаки, поэтому сумму их работ можно приравнять к нулю (как и при ходе вниз). Приравнивая работы при ходе вверх и вниз:

(2).

Таким образом, вес груза должен быть равен сумме веса колонны штанг и половины усилия от веса жидкости на плунжер. Поскольку СК сам может быть неуравновешенной системой, следует определить вес груза, его уравновешивающего. Его определяют из суммы моментов весов отдельных частей СК относительно опоры балансира:

Где - вес головки балансира;- переднего плеча балансира;- заднего плеча балансира;- траверсы с опорой и шатунов с подпятниками;– соответствующие центры тяжести;- вес уравновешивающего груза.