Станок-качалка с комбинированным уравновешиванием

 

Станок-качалка предназначен для использования в области добычи нефти через буровые скважины. Содержит стойку, двуплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы, привод. Уравновешивание осуществляется противовесами, установленными на каждом из кривошипов, и грузами. Грузы установлены на траверсе так, что его центр масс не совпадает с осью шарнирного соединения траверсы и балансира. При вертикальном положении кривошипов уравновешивающий груз на траверсе создает отличный от нуля момент относительно оси вращения кривошипов. Позволяет сократить число перемены знаков результирующего момента за один оборот кривошипов с двух до одного и тем самым увеличить долговечность привода. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, и может быть использовано для добычи жидких ископаемых, главным образом нефти через буровые скважины.

Известны станки-качалки, используемые для привода штанговых глубинных насосов при добыче нефти из скважин (см.Л.Г.Чичеров и др. "Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования", М. Недра, 1987, стр.209, рис. 10.4).

Указанные станки-качалки включают балансир, шарнирно установленный на стойке, траверсу, два шатуна и два кривошипа, привод и уравновешивающие грузы, часть из которых размещена на балансире, а часть - на кривошипах (противовесы). Траверса шарнирно закреплена на балансире, к ней крепятся оба шатуна, что позволяет преобразовать вращательное движение кривошипов в колебательное движение балансира.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является станок-качалка по а.с. СССР N 1377455, М. кл.⁵ F 04 B 47/00, 1984 г., принятый за прототип.

Устройство включает двуплечий балансир, стойку, траверсу, шатуны, кривошипы, привод, уравновешивающий груз на балансире и противовесы на кривошипах.

К недостаткам этих станков-качалок относится то, что при вертикальном положении кривошипов уравновешивающий момент от противовесов относительно оси вращения кривошипов становится равным нулю и вследствие этого за один оборот кривошипов результирующий крутящий момент относительно их оси вращения два раза меняет знак (направление действия), что приводит к снижению долговечности привода (в частности, зубчатых передач редуктора) и увеличенному расходу энергии при работе станка-качалки.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение долговечности привода станка-качалки при более полном уравновешивании крутящего момента нагрузки относительно оси вращения кривошипов, чем обеспечивается также уменьшение расхода энергии при работе станка-качалки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В станке-качалке, содержащем стойку, двуплечий балансир, траверсу, два шатуна, два кривошипа и привод с комбинированным уравновешиванием противовесами на кривошипах и грузами, уравновешивающие грузы размещены на траверсе, причем центр масс этих грузов не совпадает с осью шарнирного соединения траверсы с балансиром. Вследствие этого на траверсу и шатуны действует момент сипы тяжести указанных грузов, который приводит к появлению горизонтальных сил постоянного направления в шарнирных соединениях шатунов с кривошипами. При вертикальном положении кривошипов эти силы создают уравновешивающий момент относительно оси вращения кривошипов, что позволяет уменьшить число перемены знаков результатирующего момента за один оборот кривошипов с двух до одного и тем самым увеличить долговечность привода.

На фиг. 1 изображен общий вид предложенного станка-качалки; на фиг.2 - схема действия сил при вертикальном положении кривошипов.

Станок-качалка содержит двуплечий балансир 1, шарнирно закрепленный на стойке 2, траверсу 3, шарнирно установленную на балансире 1, шатуны 4, кинематически связывающие траверсу 3 с кривошипами 5 противовесы 6, размещенные на кривошипах 5, и привод 7, служащий для вращения кривошипов 5 относительно их оси 0₁. На траверсе 3 при помощи рычагов 8 закреплены грузы 9.

Станок-качалка работает следующим образом. При вращении приводом 7 кривошипов 5 (направление вращения указано стрелкой, фиг.1) последние за один оборот два раза занимают вертикальное положение, при этом уравновешивающий момент от противовесов 6 относительно оси 0₁ становится равным нулю (фиг. 2).

Сила тяжести Q грузов 9 на рычагах 8 создает момент относительно оси О₂, который вызывает горизонтальные силы P_г в шарнирных соединениях шатунов 4 с кривошипами 5 (т.0₃). Указанные силы P_г, уравновешивают момент относительно оси 0₁ от нагрузки в шатунах 4 и уменьшают число перемены знака результирующего момента относительно этой оси с двух до одного за один оборот кривошипов 5, что позволяет увеличить долговечность привода 7 (в частности, зубчатых передач редуктора) и снижает расход энергии при работе станка-качалки.

Формула изобретения

Станок-качалка с комбинированным уравновешиванием, содержащий стойку, двуплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы с противовесами, уравновешивающий груз и привод, отличающийся тем, что уравновешивающий груз размещен на траверсе, причем центр масс его не совпадает с осью шарнирного соединения траверсы и балансира.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2