РАСЧЕТ КОЛОННЫ ШТАНГ
Насосные штанги подвержены ассиметричной циклической нагрузке, характеризующейся значением и .
- максимальное напряжение в опасном сечении за цикл;
- минимальное напряжение (при ходе вниз).
Долговечность работы штанг определяют в зависимости от наибольшего напряжения , средней амплитуды напряжения за цикл и числа ходов ТПШ в единицу вермени.
По Вирновскому эта зависимость имеет вид:
(152)
где N – число циклов до обрыва штанг.
Для любого сечения колонны штанг на расстоянии Х метров от плунжера насоса и определяют из следующих соотношений:
(153)
(154)
(155)
где Д- диметр плунжера, мм;
d – диаметр штанг, мм;
- средний кинематический показатель СК;
- плотность металла штанг, кг/м3;
ω – угловая скорость кривошипа, рад;
S – длина хода СК, м;
g – ускорение силы тяжести;
- плотность жидкости, кг/м3;
L – глубина подвеса колонны, м.
При применении ступенчатой колонны штанг длины ступеней колонн подбирают так, чтобы наибольшие значения для верхних сечений были одинаковыми, т.е.
(156)
где – максимальное напряжение ступеней;
- средние амплитуды напряжений ступеней.
Для ступенчатой колонны напряжения определяют по формулам Вирновского.
Для нижней ступени:
(157)
(158)
(159)
Для верхней ступени:
(160)
(161)
(162)
Подставляя в формулы значения отдельных её символов и решая относительно , получим в долях от длины колоны L. Способ расчета предложен Фаерманом и Гаврилкевичем.
Приведенное напряжение определяется по формуле (163) для каждого из применяемых материалов штанг.
(163)
и составляют, например:
для стали 40У – 70 Мпа;
для стали 20ХН – 90 Мпа;
для стали 20 НМ – 110 МПа;
Задача расчета колонны (выбора отдельных её звеньев) упрощается применением номограммы Грузинова.
Номограмма состоит из трех систем шкал и линий (рисунок 41).
Система 1 – совокупность сочетаний применяемых диаметров насосов и штанг. Наименьшему диаметру штанг соответствует верхняя точка на линии насосов.
Система 2 – число качаний насосов (абсцисса) и длина хода (ордината).
Система 3- служит для расчета ступенчатых колонн.
Определить количество и размер ступеней колонны штанг при данных:
а)приведенное напряжение Rпр=90 МПа; б) подвеска насоса L=1920м; в) диаметр насоса Д=38 мм; г) число ходов насоса n =12; д) длина хода S=1,8 м.
Выбираем нижнюю ступень диаметром ¾’’ . Соединяем точку «0» с точкой ¾ на линии насоса Д=38 (точка К).
Рисунок 41 – Номограмма Грузинова
Порядок пользования номограммой станет понятным, если выполнить следующее задание.
Из точки «г», соответствующей подвеске насоса (на оси L), восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с прямой «ОК» в точке «а».
Из точки «L» на оси абсцисс проводим прямую до точки «е» (система П), лежащей на пересечении заданного числа ходов 12 и длины хода 1,8.
Из точки «а» проводим линию, параллельную «Le» до пересечения с горизонталью, соответствующей величине Rn=9.
На линии «cf», соответствующей L=1100 м, откладываем отрезок «cd»= «bd». Точка d откладывается на выбранном нами диаметре штанг в системе Ш на пересечении с горизонталью bd.
Из точки «d» проводим линию «dm» до пересечения с «cb» и откладываем md’=cd и так далее.
Количество отрезков и т.д. и есть длины ступеней
– ¾’’
– 7/8‘’
- 1’’.
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 3368;