Механизм привода станка-качалки

Изобретение относится к нефтегазовому машиностроению, а именно к нефтепромысловым машинам и оборудованию, и может быть использовано в наземном механическом приводе штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ) для добычи нефти. Технический результат уменьшение металлоемкости и габаритов механизма привода СК. Механизм привода станкакачалки содержит кривошипно-шатунную пару, стойку, опору балансира, двуплечий балансир с передним плечом, на котором закреплен груз, и задним плечом, двуплечий шатун с проушиной в средней части, которая шарнирно соединена с задним плечом двуплечего балансира и шатуном,при этом передним плечом двуплечий шатун соединен с точкой подвеса колонны штанг, а задним плечом шарнирно соединен посредством дополнительного коромысла со стойкой. Джолдасбеков Скандербек Умирбекович, Журсенбаев Балахазы Ибрайович, Ременцов Андрей Николаевич (KZ)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И МАШИНОВЕДЕНИЯ ИМ. АКАДЕМИКА У.А. ДЖОЛДАСБЕКОВА МОН РК; ДЖОЛДАСБЕКОВ СКАНДЕРБЕК УМИРБЕКОВИЧ; ЖУРСЕНБАЕВ БАЛАХАЗЫ ИБРАЙОВИЧ (KZ) Изобретение относится к нефтегазовому машиностроению, а именно к нефтепромысловым машинам и оборудованию, и может быть использовано в наземном механическом приводе штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ) для добычи нефти. Известен четырехзвенный механизм второго класса привода станка-качалки (СК), содержащий кривошипно-шатунную пару и шарнирно соединенное с ней двуплечее коромысло-балансир, имеющее на переднем плече головку, снабженную гибким промежуточным элементом, соединяющим балансир с точкой подвеса колонны штанг ШСНУ (Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудования для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984, с. 136-138). Данный механизм применяется в наземном приводе СК для преобразования вращательного движения выходного звена трансмиссии возвратно-поступательное движение точки подвеса колонны штанг. Одновременно обеспечивается кинематическая связь уравновешивающего устройства с точкой подвеса штанг. Уравновешивающее устройство, в зависимости от способа уравновешивания в данном механизме,выполняется в виде грузов-противовесов, размещенных на балансире, на кривошипе, на балансире с кривошипом, на шатуне и на специальных приспособлениях типа "ложной качалки", представляющей собой двухповодковую группу, присоединенную шарнирно к балансиру, или зубчатой пары, вращающейся с частотой вдвое большей, чем частота вращения кривошипа. К недостаткам механизма относятся большая металлоемкость, большие габариты и, как следствие большая масса, что усугубляется применением тяжелых грузов-противовесов и массивного фундамента. Более того, главными недостатками рассматриваемого механизма привода СК являются невозможность реализации в нем требуемого закона движения точки подвеса колонны штанг и обеспечение благоприятных углов давления, так как размерные соотношения звеньев механизма ограничены и не дают возможности произвести их необходимый подбор, а также при увеличении хода подвеса штанг увеличиваются габариты. Задачей изобретения является создание механизма привода СК, который обеспечивал бы реализацию любого требуемого закона движения точки подвеса колонны штанг и эффективное уравновешивание нагрузки на привод. Технические результаты - снижение металлоемкости и уменьшение габарита привода СК. Это достигается тем, что в механизме привода станка-качалки, содержащем кривошипно-шатунную пару, стойку, опору балансира, двуплечий балансир со средним шарниром, передним плечом с грузом и задним плечом, играющим роль противовеса и выполненным с возможностью изменения длины, определяемой расстоянием от стойки балансира до точки соединения ее с шатуном, в механизме добавлен двуплечий шатун с проушиной в средней части, которая шарнирно соединена задним плечом двуплечего балансира и шатуном, при этом передним плечом двуплечий шатун соединен с точкой подвеса колонны штанг, а задним плечом шарнирно соединен посредством дополнительного коромысла со стойкой. Сущность изобретения поясняется кинематической схемой привода СК, представленной на чертеже. Механизм привода СК содержит кривошип 1, шатун 2, шарнирно соединенный с одной стороны к кривошипу 1, а с другой стороны - к проушине 3 двуплечего шатуна 4, а также к заднему плечу 5 двуплечего балансира 6. Балансир 6 средним шарниром 7 присоединен к опоре 8, а на переднем плече 9 балансира закреплен груз 10. На переднем плече 11 шатуна 4 шарнирно закреплена головка 12, а заднее плечо 13 шарнирно присоединено к коромыслу 14, причем коромысло 14 и кривошип шарнирно соединены со стойкой 15. Соотношения длин звеньев механизма подобраны так, что в течение одного цикла работы механизма привода СК длина заднего плеча балансира, зависящая от взаиморасположения звеньев 5, 2, меняется,обеспечивая, тем самым, длину плеча, прямо пропорциональную нагрузке на привод, и строго вертикальное перемещение головки 12. Механизм привода СК работает следующим образом. Крутящий момент передается от редуктора (на схеме не показано) к оси кривошипа 1. Вращение кривошипа 1 посредством шатуна 2 передается к проушине 3 двуплечего шатуна 4, а также к заднему плечу 5 двуплечего балансира 6, при этом заднее плечо 13 двуплечего шатуна 4 воздействует на коромысло дополнительно 14, что заставляет совершать заднее 5 и переднее 9 плечи двуплечего балансира 6 и дополнительное коромысло 14 возвратно-качательное движение по дугам, а головка 12,за которую крепятся колонна штанг, находящаяся на переднем плече 11 двуплечего шатуна 4, совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Таким образом, предложенное изобретение значительно снижает металлоемкость механизма привода СК за счет уменьшения габаритов в 2 раза как по высоте, так и по длине, сохраняя длину хода головки, что делает его компактным и позволяет реализовывать требуемый вид закона прямолинейного движения головки подвеса колонны штанг самим механизмом, т.е. без использования специальных направляющих устройств на головке балансира. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Механизм привода станка-качалки, содержащий кривошипно-шатунную пару, стойку, опору балансира, двуплечий балансир с передним плечом, на котором закреплен груз, и задним плечом, отличающийся тем, что содержит двуплечий шатун с проушиной в средней части, которая шарнирно соединена с задним плечом двуплечего балансира и шатуном, при этом передним плечом двуплечий шатун соединен с точкой подвеса колонны штанг, а задним плечом шарнирно соединен посредством дополнительного коромысла со стойкой.