Лекция 9 примеры расчета на прочность деталей установки сшн

9.1 Общая методика расчета

Прочностью, как известно, называют способность детали сопротивляться деформациям.

Прочность зависит от механических свойств металла, формы детали, технологии её изготовления и т.д.

При выполнении расчетов определяют запас прочности, который является отношением предельной нагрузки, при которой деталь разрушается - к действующей – Q.

(184)

Запас прочности может определяться и по отношению предельного напряжения к действующей 𝜎.

(185)

9.2 Расчет балансира

Балансир – балка с опорой в средней части, на которую действуют поперечные силы в ТПШ и в месте присоединения шатуна. Под действием этих сил балансир подергается изгибу (рисунок 67).

Максимальный изгибающий момент определится по формуле:

(186)

где – максимальная нагрузка на головку балансира.

Адониным предложена формула для определения

(187)

где - масса колонны штанг с учетом потери веса в жидкости;

G – масса столба жидкости от динамического уровня

(189)

где - площадь плунжера, м²;

Н – глубина подвески насоса, м;

Н₁- динамические уровень, м;

- плотность жидкости, кг/м³;

- масса колонны штанг без учета потерь веса в жидкости, кг;

m – кинематический показатель СК.

Рисунок 67-Схема к расчету балансира

(190)

где r – радиусы кривошипа, м;

- длина шатуна, м;

b – длина заднего плеча балансира, м;

G – масса жидкости в кольцевом сечении, кг.

(190)

где h – погружение насоса под уровень.

(192)

где - площадь сечения штанг, м²;

- площадь сечения труб, м²;

S – длина хода полированного штока, м.

Напряжение изгиба определится по формуле:

(193)

где W – момент сопротивления для профиля балансира (по таблице).

Для балки двутаврового сечения, из которой может бы быть сделан балансир W определится из выражения:

(194)

Значения символов указаны на рисунке 68.

Рисунок 68- Сечение двутавровой балки

9.3 Расчет шатуна

Шатун при работе СК может быть растянут или сжат: шатун растянут при роторном уравновешивании, при балансирном или комбинированном уравновешивании шатун растянут при ходе вниз и сжат – при ходе вверх.

У СК с роторным уравновешиванием шатун рассчитывают на растяжение.

(195)

где – усилия в шатуне, его определяют по формуле

(196)

Значения символов те же, что и в формулах лекции 3.

Рисунок 69- Схема к расчету шатуна

Тело шатуна изготовляют из труб, поэтому площадь его сечения равна:

(197)

где Д, d – соответственно наружный и внутренний диаметры трубы.

Допустимое напряжение растяжения - определяют из соотношения:

При работе шатуна на сжатие тело шатуна проверяют на продольный изгиб с целью проверки его устойчивости.

При этом возможны два случая:

(199)

и (200)

Здесь: - длина шатуна, м;

R - радиус инерции, м.

(201)

Где J – экваториальный момент инерции, м⁴

(202)

При критическую силу определяют по формуле Эйлера:

(203)

Где E=0.21 МПа

При величины критического напряжения определяют по эмпирической формуле:

(204)