Расчет привода штангового насоса двойного действия

При отсутствии противовеса при ходе поршня вверх совершается работа на подъем воды и штанг:

(6)

где p – вес столба поднимаемой жидкости, q – вес колонны штанг.

Работа при ходе поршня вниз:

(7)

Полезная работа за один двойной ход вычисляется по формуле:

(8)

Вес столба жидкости можно вычислить по следующей формуле:

(9)

где Н – высота уровня излива жидкости над динамическим уровнем скважины, Н=30 м (задано в исходных данных); γ_ж – удельный вес жидкости. В итоге полезную работу можно вычислить по формуле следующего вида:

Таким образом, зная полезную работу, которая совершается на подъем воды и штанг, и время одного двойного хода, можно вычислить необходимую мощность двигателя насоса:

(10)

Если насос работает 6 часов в сутки, то мощность будет равна:

(11)

Вследствие учета потерь мощности, вызванных трением в зацеплении и в подшипниках привода, а также необходимым запасом мощности при увеличении производительности, повышаем мощность до 1 кВт.

На основании полученного значения мощности выбираем асинхронный электродвигатель типа 4А80В6УЗ с характеристиками:

· мощность – 1,1 кВт;

· синхронная частота вращения – 1000 об/мин.

Далее рассчитываем передаточное отношение редуктора:

(12)

где n₁ – частота вращения на входном вале редуктора, n₂ – частота вращения на выходном вале редуктора. Применяя формулу (12), получим следующее передаточное число:

Исходя из полученного передаточного числа и частоты вращения на выходе редуктора, выбираем планетарный редуктор 3П-50 со следующими параметрами:

· передаточное число - 4÷400;

· частота вращения выходного вала – 3,55÷280.

Небольшое отклонение найденной частоты вращения от частоты вращения выходного вала редуктора допустимо, если учесть то, что насос работает меньше 24 часов в сутки.