Станок качалка это: Станок-качалка — Добыча нефти и газа

Содержание

Станок-качалка

Устройство предназначено для использования в области механизированной добычи нефти установками штангового скважинного насоса. Станок-качалка содержит раму 1, стойку 2 с двумя опорами качания 3, на которых шарнирно попарно установлены противоположно развернутые балансиры 5 с противовесами 6. Наконечники коротких плеч балансиров 5 попарно соединены осями 7. Рядом с балансирами 5 шарнирно закреплены наконечники нижнего ряда двуплечих звеньев. Несколько рядов двуплечих звеньев и коротких звеньев соединены осями 10. В середине верхней оси крепится колонна штанг скважинного насоса. Верхние головки шатунов 16 соединены с короткими осями 11 середины нижнего ряда двуплечих звеньев. На этих осях установлены катки 14, расположенные в вертикальных направляющих 15. Шатуны 16 получают привод от кривошипов, расположенных на зубчатых ведомых колесах 21, которые зацеплены с ведущими шестернями 23, закрепленными на ведущем валу 24 с приводом от двигателя 30 через сцепление 29 и коробку передач 26.

Возможно применение КП с двумя сцеплениями, КП с гидротрансформатором или вариатора. Имеет лучшие эксплуатационные характеристики, малые габариты и массу, что допускает его монтаж и эксплуатацию без сооружения фундамента. Уменьшены затраты на изготовление и эксплуатацию. 7 ил.

Предлагаемое устройство относится к области нефтедобычи.

Станок-качалка применяется для механизированного способа добычи нефти установками штангового скважинного насоса, который является самым распространенным способом эксплуатации скважин как в России, так и в других нефтедобывающих странах мира.

Известно устройство — станок-качалка (СК), который представляет собой преобразующий кривошипно-шатунный механизм с трансмиссией и двигателем, смонтированными на раме. Станок-качалка — это индивидуальный наземный механический привод через колонну штанг, передающий возвратно-поступательное движение плунжеру штангового скважинного насоса (1. Бухаленко Е.И. и др. Нефтепромысловое оборудование: Справочник /Под ред.

Е.И.Бухаленко. — М.: Недра, 1990. — 559 с.2. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. — М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. — 510 с).

Известно, что станки-качалки могут быть балансирные и безбалансирные. Безбалансирные станки-качалки, в которых возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска (или цепь) прикрепляется к штангам, а другим концом — к кривошипу редуктора. Безбалансирные станки-качалки уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе. Однако они не нашли широкого распространения. Разработаны гидравлические качалки, состоящие из длинного цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с колонной штанг. Цилиндр устанавливается вертикально над устьем скважины. Возвратно-поступательное движение поршня и штанг достигается путем переключения золотниковым устройством потока жидкости, нагнетаемой силовым насосом.

Однако длинноходные цилиндры и поршни сложно изготовить (2. с.388).

Балансирный станок-качалка имеет кривошипно-шатунный механизм, состоящий из балансира, установленного на стойке, шатунов, кривошипов, и обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно-поступательное движение головки балансира. Балансир на переднем плече имеет головку, к которой через канатную подвеску закрепляется колонна штанг. Заднее плечо посредством траверсы, через опору траверсы двумя шатунами соединено с кривошипами, на которых закреплены противовесы — контргрузы. Кривошипы закреплены на тихоходном валу редуктора. Для уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении контргруза, необходимо уравновешивание. Уравновешивание станка-качалки можно обеспечить размещением необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. В соответствии с этим различают балансирное (как правило, для СК малой грузоподъемности), кривошипное (для СК большой грузоподъемности) и комбинированное уравновешивание (2.

с.391). Существуют балансирные СК с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием, они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки. Трансмиссия станка-качалки состоит из редуктора и клиноременной передачи. Для привода применяют, как правило, электродвигатель, возможно использование двигателя внутреннего сгорания.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является балансирный станок-качалка (1. c.54, рис.2.2; 2. с.386, рис.Х.9).

Известно, что такой балансирный станок-качалка состоит из рамы, на которой смонтирована стойка с балансиром и его опорой, поворотная головка переднего конца балансира канатной подвеской соединяется с колонной штанг насоса. Задний конец балансира через траверсу и шатуны соединен с кривошипами, оснащенными противовесами. Кривошипы получают привод от редуктора, который клиноременной передачей связан с электродвигателем. Такое устройство хорошо работает при добыче нефти установками штангового скважинного насоса.

Однако применяемые в настоящее время балансирные станки-качалки имеют сложное устройство, большие габариты и массу, требуют значительные затраты на монтаж и эксплуатацию. Например, масса станков-качалок типа СК может достигать почти 35 тонн, а габаритные размеры: длина — 13,2 м, ширина — 3,1 м, высота — 11,5 м (2. с.387, таблица Х.5) для СК 15-6-12500, где 15 — грузоподъемность станка-качалки в тоннах, 6 -максимальный ход в метрах и 12500 — наибольший крутящий момент на валу редуктора в кгс·м (2. с.385). Высота — 11,5 м почти в два раза больше хода — 6 м. Габариты и масса СК увеличены из-за того, что ось балансира расположена на значительном расстоянии от центра скважины. Монтаж станка-качалки начинается с подготовки и планировки площадки и рытья котлована под фундамент, который состоит из двух частей: подземной и наземной. Фундаменты могут быть монолитными (бутобетонными или железобетонными), сборными железобетонными и металлическими. Большие проблемы возникают из-за неуравновешенности работы устройства при подъеме и спуске колонны штанг, вызывающие колебания внутрицикловой нагрузки на двигатель, что приводит к необходимости повышения его мощности и затрат энергии.

Клиноременная передача ограничивает эксплуатационные возможности СК, так как имеет небольшой диапазон передаточных чисел (отношение передаточного числа низшей передачи к высшей), невысокую долговечность, необходимость систематической регулировки натяжения ремней. Эксплуатационные характеристики каждой модели СК ограничены.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в снижении затрат на изготовление и эксплуатацию станка-качалки, расширение эксплуатационных характеристик за счет упрощения и совершенствования его конструкции, приводящей к существенному снижению его габаритов и массы.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что станок-качалка содержит раму, стойку, на опоре которой шарнирно установлен балансир, противовесы, двигатель, при этом стойка имеет две опоры качания, расположенные с разных сторон центра скважины, на осях каждой опоры качания установлены противоположно развернутые балансиры, на наконечниках длинных плеч балансиров расположены противовесы, наконечники коротких плеч балансиров попарно соединены длинными осями, к длинным осям рядом с балансирами шарнирно закреплены наконечники нижнего ряда двуплечих звеньев, несколько рядов двуплечих звеньев наконечниками соединены с длинными осями, середины таких звеньев попарно соединены короткими осями, к длинным осям верхнего ряда двуплечих звеньев шарнирно закреплены наконечники коротких звеньев, другие наконечники коротких звеньев соединены длинной осью, к которой в середине крепится колонна штанг скважинного насоса, на коротких осях середин двуплечих звеньев нижнего ряда установлены верхние головки шатунов и катки, расположенные в вертикальных направляющих, нижние головки этих шатунов установлены на шатунных шейках кривошипов, закрепленных на зубчатых ведомых колесах редукторов, смонтированных в нижних частях опор стойки, ведущие шестерни закреплены на ведущем валу, который соединен с коробкой передач и двигателем.

Предлагаемое техническое решение существенно снижает габариты и массу станка-качалки за счет меньшей высоты стойки, перемещение колонны штанг скважинного насоса обеспечивается компактным телескопическим механизмом малой металлоемкости, который позволяет в широких пределах изменять ход насоса за счет применения как различного числа звеньев, так и изменения их длины; а также замены сложного, громоздкого привода, расположенного на расстоянии от центра скважины и вытягивающего наконечник колонны штанг на выталкивающий, расположенный над центром скважины. Коробка передач обеспечивает возможность изменения эксплуатационных характеристик за счет варьирования скорости движения плунжера штангового скважинного насоса.

На фиг.1 показан вид сбоку на станок-качалку в поднятом положении плунжера штангового скважинного насоса. Штриховкой выделены звенья, связанные с правым балансиром. В нижней части показан разрез редуктора с ведущей шестерней внизу и зубчатым ведомым колесом, в центре колеса коренная шейка коленчатого вала, шатунная шейка закреплена на зубчатом ведомом колесе.

Шатун — в верхней мертвой точке.

На фиг.2 приведен вид сверху на станок-качалку в опущенном положении штангового скважинного насоса — устье скважины в центре — т.А. Стрелка вверху слева указывает на ось ведущего вала ведущих шестерен редукторов. В верхней части фиг.2 показан разрез редуктора по оси коренных шеек коленчатого вала, шатунные шейки слева. Там же помещены разрезы шатунов, верхние головки шатунов с осями и катками, которые расположены в вертикальных направляющих, установленных по оси центра скважины (фактически верхние головки шатунов соединены своей осью и расположены выше оси коленчатого вала — см. фиг.1).

В нижней части фиг.2 показаны опора качания, установка балансиров на оси опоры и соединение попарно наконечников коротких плеч балансиров длинными осями (звенья не показаны).

На фиг.3 показан вид сбоку на станок-качалку в опущенном положении штангового скважинного насоса — плунжер насоса в крайнем нижнем положении. Шатун в нижней мертвой точке.

На фиг. 4а приведена кинематическая схема привода станка-качалки с четырехступенчатой трехвальной сосной коробкой передач, установленной сбоку. На фиг.4,6 показана схема восьмиступенчатой трехвальной сосной коробки передач.

На фиг.5а представлена схема привода станка-качалки с восьмиступенчатой двухвальной несосной коробкой передач, установленной между редукторами. На фиг.5, 6 показана схема четырехступенчатой двухвальной несосной коробки передач. Пары шестерен обозначены цифрами в кружках: 1, 2, 3 и 4. Муфты переключения передач: А, В и С.

Для варианта на фиг.4а возможно применение всех рассмотренных коробок передач, для варианта на фиг.5а — только несоосных двухвальных коробок передач.

На раме 1 установлена стойка 2 с распорками, разделенная на две части, расположенные с разных сторон от центра скважины. В верхних частях стойки 2 закреплены опоры качания 3 с осями 4 (см. фиг.1 — 3). На осях 4 опор качания 3 попарно установлены противоположно развернутые балансиры 5 с противовесами 6, расположенными на наконечниках длинных плеч балансиров 5. Длинные оси 7 попарно соединяют наконечники коротких плеч балансиров 5 (см. фиг.2), на осях 7 расположены опоры качания 8 наконечников нижнего ряда двуплечих звеньев 9 (на фиг.2 показаны места установки наконечников этих звеньев). Длинные оси 10 соединяют наконечники двуплечих звеньев 9, ряды которых располагаются один над другим над взаимодействующим с ними балансирами 5 (см. фиг.1 и 3 — звенья, связанные с правым балансиром «5п», выделены штриховкой). Короткие оси 11 попарно соединяют середины двуплечих звеньев 9. Короткие звенья 12 располагаются на длинных осях 10 верхнего ряда двуплечих звеньев 9. Длинная ось 13 соединяет все четыре ряда коротких звеньев 12. На коротких осях 11 нижнего ряда двуплечих звеньев 9 размещены катки 14, установленные в вертикальных направляющих 15, закрепленных на стойке 2. Короткие оси 11 нижнего ряда двуплечих звеньев 9 соединены с кривошипно-шатунными механизмами, на этих осях шарнирно установлены верхние головки шатунов 16. Нижние головки шатунов 16 шарнирно установлены на шатунных шейках 17 коленчатых валов 18, кривошипы которых состоят также из коренных шеек 19 и щек 20 (см. фиг.4 и 5). Щеки 20 кривошипов могут быть закреплены или совмещены с зубчатыми ведомыми колесами 21 редукторов. Корпуса 22 редукторов закреплены к опоре 2. Ведущие шестерни 23 редукторов закреплены на ведущем валу 24, который соединен с вторичным валом с шестернями 25 коробки передач 26. Шестерни вторичного вала 25 зацеплены с шестернями промежуточного вала 27 или первичного вала 28. Первичный вал 28 коробки передач 26 сцеплением 29 соединен с двигателем 30.

Двигатель 30 может быть электрическим, ДВС (двигатель внутреннего сгорания) и т.д. Возможно соединение двигателя 30 с коробкой передач 26 без самостоятельного сцепления 29, сцепления могут быть совмещены с механизмами переключения коробки передач.

Допускается применение различных кривошипов: при малых нагрузках кривошип может быть односторонним (см. фиг.2), двусторонним (две щеки) с одним зубчатым колесом на кривошип при средних нагрузках (см. фиг.4а), двусторонним с двумя зубчатыми колесами на кривошип при высоких нагрузках (см. фиг.5а).

КП (коробки передач) 26 могут быть различными. Можно применить КП по методу свободной установки шестерен на валах, образованные из агрегатов по патентам: 1654038, 1654139, 2162419, 2176640, но без шестерен заднего хода. Каждая пара шестерен удваивает число передач: три пары шестерен обеспечивают четыре передачи, четыре пары шестерен — восемь передач и т.д. Возможна установка КП с двумя сцеплениями, позволяющими переключать передачи практически без разрыва потока мощности, рассмотренные ранее КП хорошо приспособлены для установки двух сцеплений. Применение КП «автомата» с гидротрансформатором или вариатора существенно улучшит эксплуатационные показатели станка-качалки за счет обеспечения оптимальной скорости движения плунжера насоса.

Предлагаемый станок-качалка работает следующим образом. Канатная подвеска колонны штанг скважинного насоса (на фиг. не показана) крепится к оси 13 коротких звеньев 12 в т.А над центром скважины. Противовесы 6, расположенные на длинных плечах балансиров 5, частично уравновешивают вес колонны штанг скважинного насоса. Уравновешивание может быть достигнуто как изменением массы противовесов 6, так и изменением величины длинного плеча балансиров 5, например, перемещением противовеса 6 по резьбе балансира 5 (на фиг. не показана).

Крутящий момент от двигателя 30 сцеплением 29 передается на первичный вал 28 КП 26 (см. фиг.4 и 5). Шестерни КП 26 трансформируют крутящий момент двигателя 30 и подают его на вторичный вал 25, ведущий вал 24 и ведущие шестерни 23, зацепленные с зубчатыми ведомыми колесами 21 редукторов 22. Ведомые колеса 21 вращают коленчатые валы 18, кривошипы, образованные коренными шейками 19, шатунными шейками 17 и щеками 20, передают усилие на нижние головки шатунов 16. Если шатун 16 находится в нижней мертвой точке (см. фиг.3), то при вращении коленчатого вала 18 шатунные шейки 17 будут перемещаться вверх. Верхние головки шатунов 16 передают усилия на короткие оси 11 нижнего ряда двуплечих звеньев 9. На коротких осях 11 размещены катки 14, которые перекатываются по вертикальным направляющим 15, эти направляющие воспринимают боковые усилия от шатуна 16 и также задают вертикальное перемещение остальным коротким осям 11 и длинной оси 13 с прикрепленной к ней колонной штанг глубинного скважинного насоса. Кинематика коротких плеч балансиров 5, двуплечих звеньев 9 и коротких звеньев 12, соединенных опорами качания 3 и 8 на осях 4, 7, 10, 11 и 13, обеспечивает вертикальное перемещение т.А и колонны штанг скважинного насоса. Устойчивость телескопической системы обеспечивается как правильной кинематикой перемещений, так и ограничением хода каждой секции звеньев, а также возможным контактом противовесов 6 с опорной поверхностью в крайнем положении (см. фиг.1). Величина вертикального перемещения верхних головок шатунов 16 и коротких осей 11 нижнего звена многократно увеличивается звеньями 9 (см. фиг.1).

При переходе нижних головок шатунов 16 через верхнюю мертвую точку (см. фиг.1) направление движения звеньев изменяется. Колонна штанг насоса опускается под действием собственного веса. Энергия двигателя 30 расходуется на подъем противовесов 6. Звенья опускаются и достигают нижнего положения (см. фиг.3). Далее цикл повторяется.

Величину перемещения (хода) плунжера штангового скважинного насоса можно изменять за счет количества и длины двуплечих звеньев 9 и 12, изменения длины кривошипа — расстояния между коренной 19 и шатунной 17 шейками как путем размещения на зубчатых ведомых колесах 21 отверстий под шатунные шейки 17 на разных радиусах, так и за счет установки шатунных шеек на эксцентриковых опорах.

Скорость движения плунжера насоса можно изменять переключением передач в КП. Например, четыре пары шестерен в КП на фиг.5а могут обеспечить восемь передач. Четыре передачи обеспечиваются трехпарными зацеплениями и еще четыре — однопарными зацеплениями. Средние пары шестерен могут поочередно работать в разных направлениях. Две муфты переключения передач А и С трехпозиционные: среднее положение — нейтраль, крайние положения — соединение с шестерней вала. Средняя сдвоенная муфта В двухпозиционная: в правом положении верхняя односторонняя муфта разъединяет шестерни второго и третьего рядов вторичного вала 25, а нижняя муфта соединяет шестерни этих рядов на первичном валу 28, в левом положении — наоборот, разъединяет шестерни первичного вала 28 и соединяет шестерни вторичного вала 25.

Первая передача — крутящий момент от первичного вала 28 по муфте А поступает на первую пару шестерен, далее по блоку шестерен вторичного вала 25, по верхней полумуфте В, по третьей паре шестерен, по блоку шестерен первичного вала, по четвертой паре шестерен и по муфте С на вторичный вал 25, ведущий вал 24, ведущие шестерни 23, зубчатые ведомые колеса 21 и далее на кривошипно-шатунные механизмы.

Вторая передача — работают вторая, третья и четвертая пары шестерен.

Третья передача — работают первая, вторая и четвертая пары шестерен.

Четвертая передача — работает четвертая пара шестерен.

Пятая передача — работает первая пара шестерен.

Шестая передача — работает вторая пара шестерен.

Седьмая передача — работают первая, вторая и третья пары шестерен.

Восьмая передача — работает третья пара шестерен.

При использовании автоматической системы управления КП передачи будут переключаться в зависимости от нагрузки на длинной оси 13 верхних коротких звеньев 12, обеспечивая практически постоянную нагрузку на двигатель 30.

Станок-качалка, содержащий раму, стойку, на опоре которой шарнирно установлен балансир, противовесы, двигатель, отличающийся тем, что стойка имеет две опоры качания, расположенные с разных сторон центра скважины, на осях каждой опоры качания установлены противоположно развернутые балансиры, на наконечниках длинных плеч балансиров расположены противовесы, наконечники коротких плеч балансиров попарно соединены длинными осями, к этим осям рядом с балансирами шарнирно закреплены наконечники нижнего ряда двуплечих звеньев, несколько рядов двуплечих звеньев наконечниками соединены с длинными осями, середины таких звеньев попарно соединены короткими осями, к длинным осям верхнего ряда двуплечих звеньев шарнирно закреплены наконечники коротких звеньев, другие наконечники коротких звеньев соединены длинной осью, к которой в середине крепится колонна штанг скважинного насоса, на коротких осях середин двуплечих звеньев нижнего ряда установлены верхние головки шатунов и катки, расположенные в вертикальных направляющих, нижние головки этих шатунов установлены на шатунных шейках кривошипов, закрепленных на зубчатых ведомых колесах редукторов, смонтированных в нижних частях опор стойки, ведущие шестерни закреплены на ведущем валу, который соединен с коробкой передач и двигателем.

Мобильный станок-качалка

Устройство предназначено для использования в области нефтедобычи для механизированной добычи нефти установками штангового скважинного насоса. В направляющих стойки установлена траверса, к которой крепится колонна штанг. Стойка оснащена двумя талевыми системами с основными противовесами. Дополнительные противовесы подвешены в верхней части стойки. В основании стойки под траверсой установлены сервопружины. Траверса оснащена механизмом переключения, соединяющим ее поочередно то с одним, то с другим рядом цепей. Стойка соединена с автоприцепом, на котором установлены двигатель и трансмиссия, состоящая из коробки передач, раздаточной коробки и двух карданных передач к валам звездочек цепных передач. Положительный эффект заключается в том, что мобильный станок-качалка смонтирован на шасси автоприцепа, что допускает его монтаж и эксплуатацию без сооружения фундамента, быструю смену места установки, меньшие затраты на изготовление и эксплуатацию. 3 ил.

Предлагаемое устройство относится к области нефтедобычи.

Мобильный станок-качалка применяется для механизированного способа добычи нефти установками штангового скважинного насоса, который является самым распространенным способом эксплуатации скважин как в России, так и в других нефтедобывающих странах мира.

Известно устройство — станок-качалка (СК), который представляет собой преобразующий кривошипно-шатунный механизм с трансмиссией и двигателем, смонтированными на раме. Станок-качалка — это индивидуальный наземный механический привод, через колонну штанг передающий возвратно-поступательное движение плунжеру штангового скважинного насоса (1. Бухаленко Е.И. и др. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И.Бухаленко. — М.: Недра, 1990. — 559 с. 2. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. — М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. — 510 с).

Известно, что станки-качалки могут быть балансирные и безбалансирные. Безбалансирные станки-качалки, в которых возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска (или цепь) прикрепляется к штангам, а другим концом к кривошипу редуктора. Безбалансирные станки-качалки уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе. Однако они не нашли широкого распространения. Разработаны гидравлические качалки, состоящие из длинного цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с колонной штанг. Цилиндр устанавливается вертикально над устьем скважины. Возвратно-поступательное движение поршня и штанг достигается путем переключения золотниковым устройством потока жидкости, нагнетаемой силовым насосом. Однако длинноходные цилиндры и поршни сложно изготовить (2. с.388).

Балансирный станок-качалка имеет кривошипно-шатунный механизм, состоящий из балансира, установленного на стойке, шатунов, кривошипов, и обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно-поступательное движение головки балансира. Балансир на переднем плече имеет головку, к которой через канатную подвеску закрепляется колонна штанг. Заднее плечо посредством траверсы через опору траверсы двумя шатунами соединено с кривошипами, на которых закреплены противовесы — контргрузы. Кривошипы закреплены на тихоходном валу редуктора. Для уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении контргруза, необходимо уравновешивание. Уравновешивание станка-качалки можно обеспечить размещением необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. В соответствии с этим различают балансирное (как правило, для СК малой грузоподъемности), кривошипное (для СК большой грузоподъемности) и комбинированное уравновешивание (2. с.391). Существуют балансирные СК с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием, они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки. Трансмиссия станка-качалки состоит из редуктора и клиноременной передачи. Для привода применяют, как правило, электродвигатель, возможно использование двигателя внутреннего сгорания.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является балансирный станок-качалка (1. с.54, рис.2.2; 2. с.386, рис.Х.9).

Однако применяемые в настоящее время балансирные станки-качалки имеют сложное устройство, большие габариты и массу, требуют значительных затрат на монтаж и эксплуатацию. Например, масса станков-качалок типа СК может достигать почти 35 тонн, а габаритные размеры: длина — 13,2 м, ширина — 3,1 м, высота — 11,5 м (2. с.387, таблица Х.5) для СК15-6-12500, где 15 — грузоподъемность станка-качалки в тоннах, 6 — максимальный ход в метрах и 12500 — наибольший крутящий момент на валу редуктора в кгс·м (2. с.385). Монтаж станка-качалки начинается с подготовки и планировки площадки и рытья котлована под фундамент, который состоит из двух частей: подземной и наземной. Фундаменты могут быть монолитными (бутобетонными или железобетонными), сборными железобетонными и металлическими. Большие проблемы возникают из-за неуравновешенности работы устройства при подъеме и спуске колонны штанг, вызывающие колебания внутрицикловой нагрузки на двигатель, что приводит к необходимости повышения его мощности и затрат энергии. Клиноременная передача ограничивает эксплуатационные возможности СК, так как имеет небольшой диапазон передаточных чисел (отношение передаточного числа низшей передачи к высшей), невысокую долговечность, необходимость систематической регулировки натяжения ремней.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в снижении затрат на монтаж и эксплуатацию мобильного станка-качалки за счет упрощения и совершенствования его конструкции.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что мобильный станок-качалка содержит стойку, противовесы, траверсу, двигатель, трансмиссию, при этом в направляющих стойки установлена траверса, к которой крепится колонна штанг, стойка оснащена двумя талевыми системами, гибкие связи этих систем через шкивы, расположенные на противоположных сторонах в верхней части стойки, соединяют траверсу и основные противовесы, дополнительные противовесы подвешены в верхней части стойки, в основании стойки под траверсой установлены сервопружины, цепные передачи расположены в средней части стойки, цепи взаимодействуют с траверсой, оснащенной механизмом переключения, соединяющим траверсу поочередно то с одним, то с другим рядом цепей при контакте траверсы с верхним и нижним ограничителями хода, стойка соединена с автоприцепом, на котором установлены двигатель и трансмиссия, состоящая из коробки передач, раздаточной коробки и двух карданных передач к валам звездочек цепных передач.

Предлагаемое техническое решение разделяет привод на две простые отдельные системы. Первая система — это два талевых устройства, соединяющих основные противовесы с траверсой и закрепленной к ней колонной штанг, они заменяют сложный кривошипно-шатунный механизм и уравновешивают массу колонны штанг и столба жидкости, находящейся над насосом. Изменение сопротивления перемещению колонны штанг компенсируется дополнительными противовесами, подвешенными в верхней части стойки. Сервопружины, установленные в основании стойки под траверсой, накапливают энергию при завершении спуска траверсы и обеспечивают наиболее сложный этап работы насоса при начале хода вверх его плунжера. Вторая система преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное за счет механизма переключения траверсы, соединяющего траверсу поочередно то с одним, то другим рядом противоположно движущихся цепей. Все это снижает затраты энергии на привод насоса, габариты и массу станка-качалки, что позволяет монтировать его на автоприцепе.

На фиг.1 показаны два вида мобильного станка-качалки: автоприцепа и присоединенной к ней стойки. В нижней части фиг.1 — вид сверху в транспортном положении. В верхней части фиг.1 — вид сбоку в рабочем положении стойки, а также пунктирными линиями — в транспортном положении. На фиг.2 приведены два вида стойки с размещенными на ней элементами мобильного станка-качалки. Лестницы и защитные ограждения не показаны.

На фиг.3 изображены два вида фрагмента стойки с выделением траверсы с механизмом переключения и ограничителей ее хода. Шкивы, звездочки и их опоры не показаны.

На опорах автоприцепа 1 (см. фиг.1) установлена стойка 2 с лонжеронами 3 в верхней части и поперечными опорами 4 в основании стойки 2. На боковых сторонах стойки 2 закреплены направляющие 5 (см. фиг.2 и 3), в которых расположена траверса 6 с опорами качения 7 и механизмом переключения 8 с пластинами 9 и фиксаторами положений 10, а также закреплены верхний 11 и нижний 12 ограничители хода траверсы 6. Две талевые системы 13 с гибкими связями 14, например тросами или цепями, через шкивы 15 с опорами 16, расположенными на противоположных сторонах лонжеронов 3 в верхней части стойки 2, соединяют траверсу 6 с основными противовесами 17. Дополнительные противовесы 18 подвешены на гибких связях 19 на концах лонжеронов 3 в верхней части стойки 2 над основными противовесами 17. В основании стойки 2 под траверсой 6 установлены сервопружины 20. В средней части стойки 2 расположены два ряда цепных передач 21 с цепями 22, смонтированными между верхними звездочками 23, консольно установленными на верхних валах 24 с опорами 25, закрепленными на лонжеронах 3, и нижними звездочками 26, установленными на ведущих валах 27 с опорами 28, закрепленными в пазах в нижней части стойки 2. Двигатель 29 через трансмиссию 30, состоящую из коробки передач 31, раздаточной коробки 32 и двух карданных передач 33, соединен с ведущими валами 27 нижних звездочек 26 цепных передач 21. На нижнем ограничителе 12 хода траверсы 6 размещен рычаг 34 со штоком. Шток расположен на уровне пластины 9, а рычаг вынесен за ограждение противовесов. К траверсе 6 канатной подвеской 35 крепится колонна штанг скважинного насоса.

Стойка 2 может быть дополнительно оснащена боковыми опорами 36 (см. фиг.1).

Трансмиссия 30 может быть гидромеханической — «автомат» или типа ГСК «гидротрансформатор-сцепление-коробка передач». Возможна установка вариатора. Для рекуперации энергии хода «спуск» целесообразно установить электромеханическую трансмиссию. Вместо раздаточной коробки 32, разделяющей поток мощности на две части, можно последовательно установить два однотипных противоположно развернутых редуктора с ведущими валами на одной оси и выходными валами на осях в сторону ведущих валов цепных передач. Возможно совмещение коробки передач 31 и раздаточной коробки 32 в одном трансмиссионном агрегате.

Предлагаемый мобильный станок-качалка монтируется и работает следующим образом. Для транспортировки и установки автоприцепа 1 со смонтированной на нем стойкой 2 (см. фиг.1) используется подъемный агрегат типа А-50 на шасси автомобиля КрАЗ. В транспортном положении противовесы 17 и 18 установлены на шасси автоприцепа, карданные передачи 33 отсоединены от ведущих валов 27 цепных передач 21. На подготовленной выровненной и утрамбованной площадке вокруг устья скважины намечаются места установки стойки 2 и автоприцепа 1. Автоприцеп 1 подводится со стороны, противоположной отводному трубопроводу, и фиксируется на заранее отмеченном месте. Под трубопроводом и около заднего торца автоприцепа размещают поперечные опоры 4 основания стойки 2. С помощью подъемного агрегата стойка 2 без противовесов 17 и 18 устанавливается в вертикальное положение на поперечные опоры 4 над устьем скважины. Сначала относительно устья скважины выставляется траверса 6. Установка цепей 22 обеспечивается консольным расположением верхних 23 и нижних 26 звездочек цепных передач 21. Натяжение цепей 22 регулируется перемещением опор 28 по пазам в нижней части стойки 2. Вручную перемещаем траверсу 6 в верхнее положение. Затем вся стойка 2 при расположении траверсы в верхнем положении выставляется вертикально относительно устья скважины. Для этой операции можно использовать боковые опоры 36 стойки 2, а также клинья под основание стойки. Вручную опускаем траверсу 6 в нижнее положение. Рычаг 34 со штоком (см. фиг.3) установлен в положение, при котором шток взаимодействует с пластиной 9 механизма переключения 8, и удерживает ее в нейтральном (среднем) положении с помощью фиксатора 10 — траверса 6 отсоединена от цепных передач 21. После этой операции ведущие валы 27 соединяются с карданными передачами 33. В этом состоянии производится проверка работы цепных передач 21 СК на холостом ходу без траверсы 6. Перемещением рычага 34 передвигаем пластину 9, при этом ее боковые выступы (на фиг.3 они условно обозначены стрелками) проходят через пазы ряда цепей 22, которые движутся вверх и соединяют траверсу 6 с цепными передачами 21. Проверяем работу механизма переключения 8 траверсы 6 без нагрузки. Опоры качения 7 траверсы 6 обеспечивают вертикальное перемещение траверсы по направляющим 5 без перекоса. Когда траверса 6 достигнет верхнего положения и торец пластины 9 соприкоснется с верхним ограничителем 11 хода траверсы 6, то пластина 9 перемещается внутри траверсы 6, сжимает пружины механизма переключения 8, которые накапливают энергию и после перехода пластины через среднее положение толкают ее. Боковые выступы пластины 9 выходят из зацепления с рядом цепей, движущихся вверх, и соединяются с рядом цепей, движущихся вниз. Когда траверса 6 достигнет нижнего ограничителя 12 хода траверсы, то пластина 9 при взаимодействии с ограничителем хода 12 переместится в обратном направлении. Фиксаторы 10 удерживают пластину 9 во включенных состояниях. Перемещением ограничителей хода регулируется величина перемещения траверсы и плунжера скважинного насоса. Переключением передач в коробке передач задаем необходимое число ходов траверсы. Выключаем двигатель и монтируем талевые системы 13 — устанавливаем гибкие связи (например, тросы) 14 по шкивам 15 и соединяем тросы с траверсой (на фиг.3 обозначены т.П «противовесы»). Перемещаем траверсу в верхнее положение и регулируем длину тросов 14 по нижней кромке крепления основных противовесов 17. Перемещаем траверсу в нижнее положение и подсоединяем к центру траверсы 6 (на фиг.3 обозначена т.Н «насос») канатную подвеску 35 колонны штанг скважинного насоса. Используя подъемный агрегат, последовательно устанавливаем основные грузы 17 так, чтобы траверса 6 в состоянии, близком к равновесному, достигла верхнего положения, а основные противовесы 17 опустились на опорную поверхность, например использованные автомобильные покрышки. На концы лонжеронов 3 стойки 2 подвешиваем гибкие связи 19 с дополнительными противовесами 18. Мобильный станок-качалка готов к работе.

Включаем двигатель 29, который через трансмиссию 30, состоящую из ступенчатой механической коробки передач 31, раздаточной коробки 32 и карданных передач 33, двумя потоками передаст крутящий момент на ведущие валы 27 нижних звездочек 26 цепных передач 21. Цепи 22, соединяясь через боковые выступы пластины 9 траверсы 6, передвигают ее вниз вместе с колонной штанг скважинного насоса, преодолевая разность сил между основными противовесами 17, перемещающимися вверх, и нагрузкой от колонны штанг. В верхней части стойки нагрузка на талевые системы 13 постепенно увеличивается за счет массы дополнительных противовесов 18. На заключительной стадии хода «спуск» траверса 6 взаимодействует с сервопружинами 20, сжимая их и накапливая энергию. Нижний ограничитель 12 хода траверсы 6 передвигает пластину 9 и переключает траверсу 6 с ряда цепей, движущихся вниз, на ряд цепей, движущихся вверх. В период смены направления движения возникает максимальная нагрузка на трансмиссию и двигатель, при этом сжатые сервопружины 20, разжимаясь, снижают нагрузку на привод. При ходе «подъем» нагрузка от колонны штанг уменьшается, это снижение нагрузки уравновешивается дополнительными противовесами 18, которые последовательно отсоединяются от талевых систем 13. На заключительной стадии хода «подъем» верхний ограничитель 11 хода траверсы 6 передвигает пластину 9 и переключает траверсу 6 с ряда цепей, движущихся вверх, на ряд цепей, движущихся вниз. Такой цикл повторяется многократно. Для отключения траверсы 6 от цепных передач 21 перемещаем рычагом 34 шток вверх, при контакте пластины 9 со штоком она выставляется в нейтральное положение — траверса 6 остается в нижнем положении под действием массы колонны штанг. Для уменьшения неравномерности внутрицикловой нагрузки двигателя необходимо увеличивать разность между массой противовесов и колонной штанг, что приводит к увеличению требуемой мощности двигателя.

Уменьшение требуемой мощности двигателя возможно, если вместо ступенчатой механической коробки передач 31 применить автоматическую коробку передач с гидротрансформатором. Гидротрансформатор автоматически изменяет крутящий момент на выходе. Изменение крутящего момента оценивается коэффициентом трансформации, равным отношению крутящего момента на турбинном колесе (на выходе из гидротрансформатора) к крутящему моменту на насосном колесе (на входе в гидротрансформатор). Чем выше коэффициент трансформации, тем ниже КПД. Как правило, величина этого коэффициента не превышает трех, поэтому для увеличения диапазона передаточных чисел за гидротрансформатором устанавливают ступенчатую коробку передач с автоматической системой переключения передач. Такая гидромеханическая трансмиссия обеспечит плавную работу СК, создавая большое усилие при малой скорости, например при начале хода «подъем», увеличение скорости движения при уменьшении нагрузки, а также режим торможения при ходе «спуск».

Промежуточное положение занимает трансмиссия типа ГСК: «гидротрансформатор-сцепление-коробка передач». Такая трансмиссия использует ручное переключение передач, которое можно применять при настройке числа ходов траверсы. Внутрицикловую неравномерность нагрузки будет сглаживать только гидротрансформатор, в предыдущем варианте для этого было также возможно использование автоматического переключения передач.

Вместо гидротрансформатора возможно использование вариатора, например клиноременного с толкающим металлическим ремнем. Такие конструкции в настоящее время отработаны и надежны в эксплуатации.

Мобильный станок-качалка, содержащий стойку с направляющими, основные противовесы, траверсу, двигатель, трансмиссию, отличающийся тем, что в направляющих стойки установлена траверса, к которой закреплена колонна штанг скважинного насоса, стойка оснащена двумя талевыми системами, гибкие связи этих систем через шкивы, расположенные на противоположных сторонах в верхней части стойки, соединяют траверсу и основные противовесы, в верхней части стойки над основными противовесами подвешены дополнительные противовесы, в основании стойки под траверсой установлены сервопружины, ценные передачи расположены в средней части стойки, цепи взаимодействуют с траверсой, оснащенной механизмом переключения, соединяющим траверсу поочередно то с одним, то с другим рядом цепей при контакте траверсы с верхним и нижним ограничителями хода, стойка установлена на автоприцепе, на котором установлены двигатель и трансмиссия, состоящая из коробки передач, раздаточной коробки и двух карданных передач к валам звездочек цепных передач.

Herman Makkink (голландский, 1937-2013).

Pop x Culture

11 ноября 2021 г., 16:00 GMT

London, New Bond Street

Продано за 20 250 фунтов стерлингов вкл. премиум

У вас есть похожий товар?

Разместите свой лот онлайн для бесплатной оценки на аукционе.

Как продать

Ищете аналогичный товар?

Наши специалисты по распечатке и мультипликации помогут найти аналогичный товар на аукционе или в рамках частной продажи.

Найдите своего местного специалиста

Спросите об этом участке

Отпечатки (Великобритания)

Тел: +44 20 7468 8326

[Электронная почта защищена]

Сумерки

[электронное письмо. электронная почта защищена]

Современное британское и ирландское искусство

Тел: +44 20 7468 8295

[Электронная почта защищена]

Современное искусство

Тел: +44 20 7468 5878

[Электронная почта защищена]

Доставка (Великобритания)

Тел: +44 20 7468 8302

[электронная почта. HERMAN MAKKINK (голландский, 1937-2013)

Rocking Machine, Gold Edition , 2021
No.1 из выпусков 2 и 1 AP, из оригинальной формы, разработанной Германом Маккинком, под номером HMFMRM-G -2021-01 , состоит из стекловолокна и акрила, покрытого золотым лаком, с внутренним кинетическим стальным механизмом, обеспечивающим качающееся движение, вместе с сертификатом подлинности Herman Makkink Estate,
76 x 35 x 45 см (30 x 13 3/4 x 17 3/4 дюйма)

Сноски

выпустил небольшое издание из двух (с сертификатом художника) своей печально известной скульптуры «Машина-качалка». Масштабная модель, сделанная из оригинальной формы Маккинка, идентична той, что использовалась в производстве 1971 года. Вместо белого цвета он покрыт золотым лаком вместе с внутренним кинетическим качающимся механизмом, разработанным как оригинал. Это издание ранее не выставлялось на аукционе, и эта скульптура была изготовлена специально для распродажи Bonhams ‘Pop X Culture’ 2021 года.

Герман Маккинк был голландским скульптором и художником, создавшим Машину-качалку в 1969 году (6 экземпляров), которую он выставил в комплексе SPACE, расположенном в лондонском доке Святой Екатерины. Работа, обнаруженная Стэнли Кубриком, который в то время искал молодых художников для своего фильма. Маккинк сказал : «Мы не столько хотели бороться с истеблишментом, сколько шокировать их. Поп-арт был в самом разгаре, как и сексуальная революция, поэтому я объединил пенис с женским задом красивой формы из стекловолокна. Я подумал это было бы действительно шокирующим. Я думал, что смогу заставить объект двигаться, соорудив внутри тяжелые маятниковые качели. К моему удивлению, я обнаружил, что он делает нерегулярные движения, поэтому я преувеличил это, добавив дополнительные веса в разных местах. Это привело к раскачиванию. Специфическое, рывковое движение машины». — Герман Маккинк (© 2000 Drencrom V.O.F.) Увидев скандальный фаллос, он работал с Маккинком, чтобы использовать скульптуру в своем фильме по книге Энтони Берджесса Заводной апельсин . Скульптура использовалась в качестве оружия в одной из самых ужасных сцен в истории кино того времени, когда главный герой фильма «Алекс», которого играет Малкольм Макдауэлл, использовал ее, чтобы хладнокровно убить «Кэтледи». Этот тревожный поступок продвинул Rocking Machine Маккинка до культового статуса, и он остается таковым. На аукционах когда-либо выставлялось очень мало оригинальных памятных вещей из фильма.

Нажмите, чтобы мгновенно рассчитать стоимость доставки

Дополнительная информация

Детская качалка

Мое первоначальное намерение состояло в том, чтобы построить что-то вроде детской качалки. который использовал бы большой кулачок, чтобы сделать более сложное качание движения, чтобы успокоить нашего ребенка.

Первая проблема заключалась в том, как привести эту штуку в действие. Редуктор мотор был бы идеален. Может быть, беспроводная дрель, где батарея была длинной ушли, но они громкие и быстро изнашиваются. Затем я подумал об использовании мотор-редуктора переменного тока (справа), но это один предназначен только для временной службы. Запуск его на 60 вольт вместо 120 защищает от перегрева, но мне нужен дополнительный трансформатор, чтобы получить это напряжение.

Но снова подумав о дрелях, я понял, что сохранил коробку передач. от большой ударной дрели, которую я не смог починить. Я мог бы надеть шкив на вал двигателя и приведите его в действие ремнем. А коробка передач имеет две скорости, которые могли подойти пригодится.

Изначально я хотел использовать уплотнительное кольцо для ремня, но у меня его не было. один достаточно длинный. Но у меня был плоский ремень от старого 8-дорожечного проигрывателя.

Плоские ремни нужны корончатые шкивы выслеживать. Я сделал свои шкивы из кусочки березовой фанеры 18 мм, предварительно вырезав круг на ленточной пиле, затем поверните его против ленточной шлифовальной машины. Я немного наклонил стол градусов и отшлифован с обеих сторон, чтобы придать шкиву немного «короны». (середина шкива немного больше). я использовал отвертку как центральный штифт, чтобы включить его, чтобы убедиться, что снаружи идеально круглые и концентрические с отверстием.

Первоначально я думал об использовании этого небольшого асинхронного двигателя на 1750 об/мин. Но он потребляет около 50 Вт, поэтому я подумал, что он будет довольно горячим.

Затем я попробовал мотор на 1750 об/мин, который был взят от старого проигрывателя. Это только потребляет 8 Вт и очень тихий, но я не был уверен, что он достаточно мощный.

Я сделал несколько деревянных кронштейнов для крепления редуктора дрели. я держу это вертикально, чтобы патрон дрели находился выше основания. Это оставило бы больше места для крепления кулачкового колеса к патрону дрели.

После дальнейших экспериментов я был почти уверен, что двигатель проигрывателя не достаточно мощный. Поэтому я переключился на этот двигатель вентилятора с экранированными полюсами, который потребляет 25 Вт. Но этот двигатель на 3500 об/мин, поэтому мне нужно было много меньший шкив, чтобы получить ту же скорость ремня. Я снова использовал ленточный шлифовальный станок, но Я придал ей форму, вращая ее на дрели против бегущей шлифовальной ленты.

Я также нашел втулку такого же диаметра, что и двигатель дрели. вал и сделал блок, чтобы держать его там. Это дает валу немного больше поддержки. Вот я подаю заявку немного смазки для плавности хода.

Я все еще думал об использовании камеры, но мне очень хотелось попробовать что-нибудь в настоящее время. Так что я сделал маленькую рукоятку для дрели. патрон и длинную руку, чтобы прикрепить к люльке для ее качания.

Люлька на колесах, и я думаю, что мог бы сделать свою машину катать его туда-сюда, но коромыслами было бы намного лучше.

Чтобы получить круглую кривую, я прикрепил деревянную полосу к большей части. из дерева так, чтобы он был согнут под углом. Я зажал его таким образом, что изгибающий момент приложен на концах, а не изгибающий полосу, надавив на нее блоком посередине. Изгибающий момент, приложенный к концам, имеет постоянный изгиб. момент по длине деревянной планки, который создаст дуга, которая намного ближе к круговой.

С кривыми, отмеченными на куске дерева, я вырезал коромысла. на ленточной пиле.

Затем отшлифуйте, чтобы получить более плавный изгиб. Это заняло некоторое настройка. Даже очень небольшое плоское пятно на коромысле вызовет очень заметная тряска при раскачивании.

Я вырезал несколько углублений на концах коромысла для люльки. колеса, чтобы вписаться, просто просверлив частичное большое отверстие. Мне пришлось закрепите это зажимами. Я попробовал просверлить первый без зажима. рокер к моему жертвенному куску, но не смог удержать его крепко достаточно.

Размещение люльки на качелях и прикрепление рычага привода к раме.

Тестирование. Удивительно, но это действительно помогло успокоить нашего маленького ребенка. Харриет вниз. Некоторое время мы держали ее в картонной коробке в люльке, что облегчало ее перемещение, не разбудив. Но вскоре она возненавидела эту коробку, и мы перестали ею пользоваться.

В итоге мы довольно часто использовали машину-качалку, поэтому я усовершенствовал дизайн. немного. Без потока воздуха двигатель вентилятора сильно нагревался, и мы чувствовали запах это. Поэтому я добавил лопасть вентилятора к валу двигателя с защитным кожухом. вокруг него. Я также добавил опору на конец вала двигателя.

Кроме того, устройство немного скользило, поэтому я добавил расширение, которое зацепился за сбивной винт в одном из коромыслов.

Я также укоротил руку, которая соединяется с люлькой, и переставил части так, чтобы машина частично помещалась под люлька. С мобилем, прикрепленным к одной стороне люльки с деревянная скоба, она немного разбалансировалась, поэтому я добавил деревянную блок в качестве противовеса, который вы можете видеть на этом рисунке.

Станок качалка это: Станок-качалка — Добыча нефти и газа