Кинематика станка-качалки

Кинематическая схема преобразующего механизма балан-сирного станка-качалки представляет собой четырехзвенник OSCD (рис. 4.35.).

Неподвижное звено - OD (расстояние от О до D), подвиж­ные звенья - кривошип г, шатун / и заднее плечо балансира b.

Рис. 4.35. Кинематическая схема балансирного станка-качалки

При вращении кривошипа точка С описывает окружность радиуса г, а точка В движется по дуге радиуса Ь.

Для упрощения определения закона движения точки В в расчетах делаются некоторые допущения, а именно:

- точка В движется не по дуге, а по прямой;

- принимают т. е. считается, что радиус кри­вошипа намного меньше длины балансира;

-угол образованный шатуном и линией, соединяющей

центр кривошипа с точкой В, принимается равным нулю. В этом случае закон движения точки В соответствует закону движения поршня насоса с кривопшпно-шатуннььм механизмом.

При уточненных расчетах учитывается конечная длина ша­туна, так как при значительной длине хода (4,5 ... 6 м) отношение радиуса кривошипа к длине шатуна становится значительной величиной. Однако и в этом случае делается допущение, что траек­тория движения точки В прямолинейна.

При точных расчетах учитывается и кривизна траектории движения точки В, что позволяет уменьшить погрешность расчета.

Найдем закон движения точки подвеса штанг, т. е. опреде­лим путь, скорость и ускорение точки В.

Путь S, пройденный точкой В при повороте кривошипа на угол а (точка В займет новое положение В₁), равен

тогда BD будет равно г + I, а из треугольни­ка BCD следует откуда:

С учетом допущения, что получим:

Скорость движения точки В будет равна:

а ускорение:

Путь, скорость и ускорение точки А определяются соотно­шением плеч балансира а и b:

где ω - угловая скорость вращения кривошипа.

Графики изменения скорости и ускорения точки подвеса ко­лонны штанг - это синусоида и косинусоида соответственно.

Более точно закономерность изменения перемещения, ско­рости и ускорения точки подвеса штанг может быть определена с помощью приближенного расчета.

Кинематическое совершенство станка-качалки характеризу­ется коэффициентом т, который определяется по формуле:

где - максимальное ускорение точки подвеса штанг станка-качалки;

- ускорение при гармоничном движении. Для определения показателя т удобно пользоваться сле­дующей формулой:

В зависимости от глубины подвески насоса допустимый ко­эффициент кинематического совершенства изменяется и для глу­боких скважин должен быть не более 1,3.