4.4.1 Станки-качалки (ск)

Станок-качалка – механизм, преобразующий вращательное движение вала двигателя в возвратно-поступательное движение точки повеса штанг.

Кинематическая схема этих СК (рисунок 13) представляет собой совокупность электродвигателя, клиноременной передачи, зубчатого редуктора и шарнирного четырехзвенного механизма.

Устройство СК приведено на рисунке 14. На промыслах Союза применяются СК по ГОСТ 5866-56 типа СКН (станок-качалка нормального ряда), а с 1972 года начали применятся СК по ГОСТ 5866-66. Он регламентировал 20 типоразмеров СК, из которых 9 базовых и 11 модифицированных моделей. Последние отличались от базовых соотношением плеч балансира: у базовых переднее и заднее плечи равны, а также отсутствуют СК с одинаковыми длинами хода одинаковыми редукторами. В модифицированных СК только качалка типа 7СК-1-12-2,5-6000 имела равноплечий балансир, у остальных переднее плечо на 40-50% больше заднего. В остальном базовые и модифицированные модели ничем не отличаются. Но применение балансиров с большим передним плечом обуславливает получение больших длин хода, но с меньшей допустимой нагрузкой на балансир. Поэтому базовые СК обеспечивают меньшую производительность, но с большей глубины.

К₁ –переднее плечо; К – заднее плечо; В –точка соединения балансира с шатуном; О₁- точка качения балансира; О- точка вращения кривошипа; А – точка соединения кривошипа с шатуном; ψ - угол перемещения шатуна; - угол перемещения кривошипа; ОА – шатун; АВ- кривошип.

Рисунок 13 – Кинематическая схема СК

1-электродвигатель; 2- клиноременная передача; 3-зубчатый редуктор; 4 – шатуны; 5 – кривошипы; 6- балансир; 7 – головка балансира; 8- стойка; 9- рама; 10 – подредукторная плита; 11- противовесы; 12- тормоз; 13- ось балансира; 14- траверса; 15- узел подвеса штанг.

Рисунок 14- Станок-качалка

Базовые модели составляют качалки 1СК-1, 5-0, 42-100, 2СК2-0, 6-250, 3СК-3-0, 3СК-3-0, 75-400, 4-СК-3-1, 2-700, 5СК-6-1, 5-1600, 6СК-6-1, 2-2500, 7СК-12-2,5-400, 8СК-12-3,5-8000, 9СК-20-4,5-12000.

В шифре: 1- номер типоразмера, СК – станок-качалка, 1,5- максимальная нагрузка в точке подвеса штанг, Т 0,42- максимальная длина хода, м, 100- максимальная допустимый крутящий момент на валу, н*м х 10.

Каждая модель СК включает 2 типоразмера, из которых 1 базовая и 1 модифицированная, кроме 7СК она включает 3 типоразмера.

Модифицированные модели: 1СК-1-0,6-100; 2СК-1,25-0,9-250;3СК-2-1,0,5-400, 4СК-2-1,8-700, 5СК-4-1,2-1600, 6СК-4-3-2500, 7СК-8-3,5-4000, 7СК-8-3,5-6000, 7СК-12-2,5-6000, 8СК-8-5-8000, 9СК-8-5-8000, 9СК-15-6-1200.

Качалка по ГОСТ 5866-66 имеют балансирное (1СК, 2СК, 3СК), комбинирование (4СК, 5СК, 6СК) и кривошипное (7СК, 8СК, 9СК) уравновешивание.

Рассмотрим далее подробно узлы СК (рисунок 14).

Привод 1. Трехфазные асинхронные электродвигатели серии АОП и АОП2 (асинхронные, в закрытом обдуваемом исполнении с повышенным пусковым моментом). Частота вращения (основная) 1500 об/мин, но имеются электродвигатели частотой вращения = 1000, 750 об/мин. Номинальная мощность АОП от 1,7 до 40 кВт, а АОП 2 – от 2,2 до 55 мВт, рабочее напряжение 380 В.

Передача 2. Вращение от привода к редуктору передается с помощью клиноременной передачи, которая обеспечивает комбинацией шкивов на валу электродвигателя получение необходимых значений ходов точки подвеса штанг.

Применяют клиновые ремни серий О-1320(1СК), А-2000 (2СК), А-2240 (3СК, 4СК), Б-3350 (5СК), В-4000 (6СК), В – 4500 (7СК), Г-5600 (8СК, 9СК) (А – профиль ремня, 2240-длина ремня в мм).

Число ремней от 4 до 8.

Рама 9. Служит для размещения и монтажа всего оборудования СК. Выполняется из 2-х полозьев, соединенных поперечинами. В СК с комбинированным и кривошипным уравновешиванием для уменьшения высоты СК к раме приваривается подредукторная подставка. На раме монтируется стойка 8, редуктор 3, поворотная салазка под электродвигатель 12 и ограждение шатунного механизма.

Стойка 8. Выполнена из профильного проката, трехногая для 1,2, 3СК и четырехногая для остальных. Ноги соединены поперечными связями. Стойка приваривается к раме или крепится болтами (5СК и выше). На верхней части стойки устанавливается плита с опорой балансира, которая может перемещаться в продольном положении.

Балансир 6. Состоит из головки 7 и тела балансира однобалочной конструкции двухтаврового сечения, профильного проката или сварной конструкции. Головка выполнена откидной (1, 2, 3СК) или поворотной (остальные СК).

Опора балансира 13 состоит из оси, оба конца которой покоятся на сферических роликоподшипниках, заключенных в чугунные корпусы. Средняя часть оси имеет квадратное сечение и двумя скобами крепиться к нижней полке балансира.

Опора траверсы 14 создает шарнирное соединение балансира с траверсой и шатунами. На СК с комбинированным уравновешиванием ось опоры траверсы в средней части опирается на сферический двухрядный роликоподшипник, корпус которого крепится к балансиру, а концы оси зажаты в кронштейнах. На СК с балансирным уравновешиванием ось траверсы развита в траверсу, в средней части покоится на сферическом роликоподшипнике.

Траверса 14. Соединяет балансир с двумя шатунами. В СК с балансирным уравновешиванием (БУ) ось подшипника имеет траверсу в виде прямолинейного стержня, а в СК с комбинированным уравновешиванием (КБУ) и кривошипным уравновешиванием (КШУ) ось подшипника имеет фигурную траверсу в виде сварной балки коробчатого сечения.

Шатун 4 – стальная трубная заготовка, в которую вварены верхняя головка и нижняя – башмак. Башмак болтами соединяется с корпусом сферического роликоподшипникового пальца кривошипа, а головка верхняя с пальцем траверсы.

Кривошип 5 – ведущее звено, преобразующее вращательное движение вала редуктора в вертикально-возвратно-поступательное движение колонны штанг. Изменение длины хода осуществляется изменением радиуса кривошипа и может быть бесступенчатым и ступенчатым.

В кривошипе с бесступенчатым изменением длины хода с наружной стороны вдоль продольной оси симметрии имеются продольные направляющие спирального профиля, между которыми устанавливается ходовой винт с трапецеидальной резьбой. Один конец винта покоится в подпятнике, а другой – в подшипнике и имеет квадратное сечение под ключ. Один конец кривошипного пальца имеет форму, соответствующую профилю направляющих и при вращении винта перемещается в них.

При ступенчатом регулировании длины хода палец имеет коническую форму и закрепляется корончатой гайкой. Для перестановки шатуна необходимо освободить болты, соединяющие башмак шатуна с корпусом подшипника нижней головки.

Перемещение грузов-противовесов по кривошипу осуществляется ходовыми винтами, установленными в торцевых пазах кривошипа.

Редуктор 3 типа Ц2Н двухступенчатый, с цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными симметрично относительно продольной оси (см.рисунок 15).

1-ведущий вал; 2-шкив; 3-тормоз; 4-промежуточный вал; 5-ведомый вал.

Рисунок 15- Схема редуктора СК

Ведущий вал 1 установлен на роликоподшипниках с цилиндрическими роликами. На конец вала устанавливается шкив 2 и тормоз 3 . Промежуточный 4 и ведомый 5 валы лежат на роликоподшипниках. На промежуточный вал посажены 2 шестерни, который получают вращение от ведущего вала и передают средней. Последняя, зацепляясь с шестерней ведомого вала, передает вращение ему.

Характеристика всех редукторов (данные общие для всех типоразмеров): передаточное число 38 (быстроходная передачи – 6,25, тихоходной – 6,071). Число зубьев шестерен быстроходной передачи – 12 и 75, тихоходной – 14 и 85.

На ведомый вал насаживаются кривошипы.

Смазка шестерен маслами АК -15 (0⁰ и выше) и АКЗП-10 (ниже 0⁰).

Тормоз 12 – двухколодочной конструкции (рисунок 16). Крепится к редуктору. Стяжное устройство, состоящее из рукоятки 1, гаек 2, регулирует охват колодками 3 тормозного шкива.

1-рукоятка, 2-гайка; 3-колодки

Рисунок 16- Схема тормоза

Канатная подвеска сальникового штока 15 выполняет роль гибкого звена между колонной штанг и СК (рисунок 17).

Состоит из нижней 1 и верхней 2 траверс. В верхней имеется втулка клинового зажима сальникового штока 3, в нижней – две втулки зажима каната 4. Шток и канат удерживается во втулках плашками. В зазор между траверсами вставляются рычаги динамографа , величина зазора регулируется опорными винтами 5.

Подвески имеют шифр ПСШ3, ПСШ5, ПСШ15 в зависимости от грузоподъемности.

Поворотная рама-салазки 12 под электродвигатель обеспечивает быструю смену и необходимое натяжение клиновых ремней. Выполнена в виде рамы, шарнирно укрепленной в трех точках (1СК-7СК) или в четырех (рисунок 18).

1 -нижняя траверса; 2-верхняя траверса; 3-шток; 4-зажим каната; 5-винты

Р исунок 17- Схема канатной подвески

Рисунок 18- Схема поворотной рамы электродвигатель СК.