Натяжитель ремней автоматический для станка-качалки

Полезная модель относится к области нефтепромыслового оборудования и применяется для механизированной добычи нефти и газа штанговыми скважинными насосными установками.
Известен станок-качалка с автоматическим натяжителем ремней(патент на ПМ RU № 163866, МПК F04B 47/02, опубл. 10.08.2016 в Бюл. № 22), включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель, причем стол электродвигателя установлен на подвижную раму, которая двигается в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, при этом для стола электродвигателя передней опорой служит шток с установленной на нем парой пружин для обеспечения постоянного натяжения ремней клиноременной передачи.
Недостатком автоматического натяжителя ремня данного станка-качалки является сложность конструкции и, как следствие, сложность настройки натяжения ремня в сочетании с низкой надежностью.
Наиболее близким по технической сущности является натяжитель ремней автоматический для станков-качалок (патент RU № 2721066, МПК F04B 47/02, опубл. 15.05.2020 Бюл. № 14), включающий подвижную раму, установленную на основание станка-качалки с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, электродвигатель с ведущим шкивом ременной передачи, закрепленный на столе, который соединен шарнирно с рамой для установки под углом к раме при помощи верхней и нижней пружин, причем верхняя пружина выполнена с возможностью поджатия к столу при помощи штока с натяжной гайкой, причем шарнир стола расположен со стороны электродвигателя, шток жестко соединен с подвижной рамой и вставлен в отверстие стола со стороны, удаленной от редуктора, нижняя пружина установлена между столом и рамой в стороне от штока, при этом натяжитель снабжен упором, ограничивающим отклонение стола от рамы на угол более 15°.
Недостатком этого натяжителя ремней автоматический для станка-качалки является сложность регулировки натяжения ремней из-за наличия двух пружин, не обеспечивающих постоянность усилия нагрузки при изменении отклонения стола во время вытягивания приводных ремней под действием длительных постоянных знакопеременных нагрузок.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание простой для регулировки конструкции натяжителя ремней автоматического для станка-качалки за счет использования наборных грузов, крепящихся снизу к столу и, как следствие, обеспечивающих постоянное усилие натяжение ремней при работе электродвигателя станка-качалки.
Техническая задача решается натяжителем ремней автоматическим для станка-качалки, включающим подвижную раму, установленную на основание станка-качалки с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, электродвигатель с ведущим шкивом ременной передачи, закрепленный на столе, который соединен шарнирно с рамой для установки под углом к раме при помощи верхней пружины, которая выполнена с возможностью поджатия к столу при помощи штока с натяжной гайкой, причем шарнир стола расположен со стороны электродвигателя, шток жестко соединен с подвижной рамой и вставлен в отверстие стола со стороны, удаленной от редуктора, при этом натяжитель снабжен упором, ограничивающим отклонение стола от рамы на угол более 15°, рама снабжена сверху наковальней, а стол - снизу ударником, выполненным с возможностью взаимодействия с наковальней при растягивании ремней привода не выше допустимого предела.
Новым является то, что стол снизу оснащен гибкой тягой с наборным грузом, обеспечивающим необходимое для работы натяжение ремней при любом его растяжении до допустимого предела.
На фиг. 1 изображена схема станка-качалки с натяжителем.
На фиг. 2 изображен натяжитель ремней станка-качалки (вид А фиг. 1).
Станок-качалка состоит из основания 1 (фиг. 1), стойки 2 с балансиром 3, соединенным шатуном 4 с кривошипом 5, который соединен «медленным» с валом 6 редуктора 7. На «быстрый» вал 8 редуктора 7 установлен ведомый вал 9, соединенный ремнями 10 (несколько параллельных ремней) с ведущим шкивом 11 электродвигателя 12, который размещен на натяжителе.
Натяжитель ремней 10 (фиг. 2) включает подвижную раму 13, установленную на основание 1 станка-качалки с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта 14, электродвигатель 12 с ведущим шкивом 11 ременной передачи, закрепленный на столе 15. Стол 15 соединен шарнирно осью 16 с рамой 13 для установки под углом α к ней при помощи верхней пружины 17. Верхняя пружина 17 выполнена с возможностью поджатия к столу 15 при помощи штока 18 с натяжной гайкой 19. Шарнир с осью 16 стола 15 расположен со стороны редуктора 7, шток 18 жестко соединен с подвижной рамой 13 и вставлен в отверстие 20 стола 15 со стороны, удаленной от редуктора 7. Натяжитель снабжен упором (например, отверстием 20 упирающимся в шток 15 при угле α = 15°, Г-образной скобы, закрепленной на раме 13 и взаимодействующей со столом 15 при угле α = 15° - не показан, или т.п.), ограничивающим отклонение стола от рамы на угол α более 15°. Рама 13 снабжена сверху наковальней 21, а стол 15 - снизу ударником 22, выпаленным с возможностью взаимодействия с наковальней 21 при угле α равным примерно 3°, при котором ремни 10 привода (станка-качалки) растягиваются не выше допустимого предела (при котором не происходит разрушение ремней, определено эмпирическим путем) под действием длительных постоянных знакопеременных нагрузок, возникающих при работе станка-качалки. Снизу к столу 15 крепят тягу 23 с наборным грузом 24, обеспечивающим необходимое натяжение ремней 10. Натяжение ремней 10 определяют эмпирическим путем: к верхнему плечу ремней 10 крепят динамометр для создания необходимого усилия (которое указывается в паспорте станка-качалки), по величине провиса (отклонения от прямой линии) ремней 10 определяется усилие их натяжения. На наборный груз 24 навешивают грузила (показаны условно) до получения необходимой величины провиса (обычно 1 - 2 см).
Угол отклонения α ≤ 15° стола 15 от рамы 13 выбран из исследований работы натяжителя, так как в этом диапазоне график изменения усилия натяжения в зависимости от веса стола 15 с электродвигателем 12 и ведущим шкивом 11 наиболее приближен к линейному, что позволяет легко подобрать эмпирическим путем усилие пружины 17 для нивелирования колебаний стола под действием знакопеременных нагрузок и вес наборного груза 24 для обеспечения оптимального натяжения ремня 10. Минимальный угол α = 3° выбран исходя более простой конструкции натяжителя с горизонтальной рамой 13, устанавливаемой на горизонтальное основание 1 станка-качалки.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность натяжителя, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно.
Натяжитель и станок-качалка работают следующим образом.
Станок-качалку доставляют к скважине (не показана) основание 1 (фиг. 1) со стойкой 2 устанавливают на подготовленный фундамент 25 (обычно две параллельные вертикальные бетонные плиты - не показаны) так, чтобы канатная подвеска 26 балансира 3 располагалась над устьем (не показано) скважины. В другой стороны от канатной подвески 26 балансир 3 шатуном 4 соединен с кривошипом 5, который зафиксирован на валу 6 редуктора 7. На основание 1 (фиг. 2) с заранее выполненными направляющими (не показаны) и ходовым винтом 14 устанавливают подвижную раму 13 с ходовой гайкой (не показана), столом 15, соединенным с рамой 13 осью 16, электродвигателем 12, гибкой тягой 23 и штоком 19, вставленным в отверстие 21 стола 15 и зафиксированным в раме 13 (например, резьбой - не показана). Ходовой винт 14 вставляют и предварительно вкручивают в ходовую гайку рамы 13 для перемещения ее относительно основания 1. На ведомый шкив 9, зафиксированный на валу 8 редуктора 7, и ведущий шкив 11 электродвигателя 12 устанавливают ремни 10.
Производят регулировку натяжения. Для этого вращением рукоятки 27 ходовой винт 14, вкручиваясь в ходовую гайку рамы 13, смещает раму 13 по направляющим основания 1 от редуктора 7. При этом за счет натяжения ремня 10 стол 15, поворачиваясь относительно оси 16, отклоняется от рамы до упора, например, отверстие 20 упирается в шток 15, что свидетельствует о достижении угла α = 15°. Вращение ходового винта 14 прекращают, а раму 13 фиксируют относительно основания 1 (например, установочными болтами, гайками или т.п. - не показаны). На шток 18 сверху надевают пружину 17 с установочными шайбами 28 по торцам, которую сжимают гайкой 19 до небольшого отклонения стола 15 от упора (примерно на 1 - 2 мм), что свидетельствует о достижении необходимого усилия для исключения больших колебаний стола 15. Для исключения отворота натяжную гайку 20 могут поджимать контргайкой 29. Для обеспечения необходимого услилия натяжения ремней 10 на наборный груз 24 навешивают грузила до получения необходимой величины провиса (обычно 1 - 2 см) при соединении верхнего плеча ремней 10 с динамометром, который после подбора необходимого веса наборного груза 24 отсоединяют от ремней 10.
На электродвигатель 12 подают электрическое питание, ведущий шкив 11 при помощи ремня 10 передает вращение на ведомый шкив 9 редуктора 7, который через кривошип 5 (фиг. 1) и шатун 4 преобразует вращение вала 6 в качание балансира 3 и возвратно-поступательное перемещение канатной подвески 25.
В ходе работы ремни 10 растягиваются, что нивелируется опусканием стола 15 (фиг. 2) к раме 13, обеспечивая постоянное натяжение ремня 10 за счет неизменности веса наборного груза 24 независимо от длительности работы (со временем вес не изменяется), угла наклона и перемещения стола 15 и рамы 13 соответственно. При достижении угла наклона α = 3°. Производят повторную регулировку натяжения ремня 10 описанным выше способом. Для упрощения контроля угла α = 3° рама 13 снабжена сверху наковальней 21, а стол 15 - снизу ударником 22, выпаленным с возможностью взаимодействия с наковальней 21 при угле α равным 3°. Так как нагрузка на станке-качалке изменяется периодически (из-за наличия кривошипно-шатунного механизма), то и натяжение ремня 10 будет меняться периодически во времени, что приводит к незначительным колебаниям (отклонениям) стола 15 от рамы 13. При угле α равным 3° ударник 22 будет периодически ударять по наковальне 21, выдавая характерный стук, что легко определяется на слух и свидетельствует о необходимости проведения регулировки натяжителя ремней 10.
В ходе длительных нагрузок пружина 17 может терять свои свойства (ослаблять нагрузку при сжатии), что регистрируется необходимостью более частых регулировок натяжителя. Для возвращения первоначальных свойств пружину 17 заменяют на новую, которая изготавливают исходя из первоначальных условий. Для этого останавливают электродвигатель 12, откручивают гайки 19 и 29, снимают верхнюю пружину 17 с шайбами 28 со штока 18. После чего устанавливают на шток 18 верхнюю пружину 17 с шайбами 28 и затягивают гайками 19 и 29, а также подбирают вес наборного груза 24 аналогично настройке натяжения ремней 10. Что гораздо проще и требует проводить гораздо реже насройки, чем при наличии двух пружин.
Предлагаемый натяжитель ремней прост для регулировки за счет использования наборных грузов, крепящихся снизу к столу и, как следствие, обеспечивающих постоянное усилие натяжения ремней при работе электродвигателя станка-качалки.