Дослідження причини зносу вузла з'єднання кривошипа та шатуна верстата-гойдалки

Abstract

Розглянуто питання пов’язані з аналізом експлуатаційної довговічності вузлів верстата-гойдалки, а саме – вузла з’єднання шатуна з кривошипом. Виявлено, що внаслідок тривалої експлуатації в місці з’єднання шатуна та кривошипа поступово відбувається зношування отвору в якому знаходиться палець кривошипа. Причиною цього є послаблення затяжки корончатої гайки, яка розташована на пальці кривошипа, внаслідок чого втулка починає рухатись відносно кривошипа, тобто між ними утворюється обертальна кінематична пара. Величина зносу досягає таких значень, що руйнується стінка між сусідніми отворами кривошипа, що приводить до неможливості експлуатації верстата-гойдалки загалом. Оскільки реакція в кінематичні парі ”шатун-кривошип“ приводить до виникнення сили тертя між втулкою та тілом кривошипа, то для визначення цієї реакції розроблена розрахункова схема, яка враховує геометричні розміри верстата-гойдалки, його масові та інерційні характеристики. Проаналізовано характер зміни реакцій в усіх кінематичних парах верстата-гойдалки. Проведено розрахунок максимальних значень реакції в кінематичні парі ”шатун-кривошип“ для граничних глибин підвіски свердловинного штангового насоса та різних діаметрах його плунжера. Визначено необхідні значення моменту затяжки корончатої гайки, які забезпечують надійну роботу вузла з’єднання шатуна з кривошипом.

The article deals with the issues that relate to the analysis of operational durability of the pumping unit joints and, namely, connection joint between the crank and pitman arm. It has been found out that the hole in which the crank pin is located wears down gradually in the crank and pitman arm junction point due to long operation. The reason for this is the torque retention loss of the castle nut, which is located on the crank pin. Consequently the bush starts moving in relation to the crank, i. e. the rotational kinematic pair is formed between them. The wear extents reach such values that the wall between the crank adjacent holes is destroyed. Generally it leads to the impossibility of the pumping unit operation. Since the reaction in the kinematic pair "pitman arm – crank" leads to the friction force emergence between the bush and crank body, the analytical model that takes into account the geometric dimensions of the pumping unit, its mass and inertial characteristics has been developed to determine this reaction. The nature of reaction change in all the pumping unit kinematic pairs has been analyzed. Maximum reaction values in the kinematic pair "pitman arm – crank" for limit depths of the sucker rod pumping unit hanger and different diameters of its plunger have been calculated. The required torque values of the castle nut, which ensure reliable operation of the connection joint between the crank and pitman arm, have been calculated.