Зачем и как уравновешивают станки качалки СК?

Принципы уравновешивания СК

Из теории работы ШНУ известно, что основная нагрузка на головку балансира при его ходе вверх равна весу столба жидкости и штанг (Р_ж + Р_шт). Силами трения и инерционными силами пренебрегаем. При ходе головки балансира вниз нагрузка становится равной только весу штанг, так как при этом нагнетательный клапан открывается и нагрузка от столба жидкости передается на трубы. 

При этом электродвигатель должен иметь запас мощности, достаточный для преодоления максимальной нагрузки во время первой половины хода. Устранить такую неравномерность нагрузки электродвигателя можно соответствующим уравновешиванием СК. Поскольку сила Р_шт действует  на головку балансира при ходе вверх и при ходе вниз, то при равноплечем балансире  на заднем плече необходимо поместить противовес, по крайней мере равный весу штанг. В этом случае штанги будут уравновешены и при ходе вверх двигатель будет совершать положительную работу Р_жS=W₁, а при ходе вниз – нулевую работу.

Нагрузки на электродвигатель будут постоянны при условии постоянства крутящего момента на валу кривошипа за обе половины хода. Равенство работ при ходе вверх и при ходе вниз может быть обеспечено лишь в том случае, если за первую половину хода в шатуне возникнет растягивающая его сила Т_р, а за вторую половину хода в шатуне возникает сжимающая сила Т_с (эти две силы по абсолютной величине будут равны. При соблюдении указанного условия работа электродвигателя будет наиболее равномерной.

Таким образом, уравновешивание СК можно обеспечить размещением необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. В соответствии с этим различают балансирное, кривошипное и комбинированное уравновешивание.

Балансирное уравновешивание, как правило, применяется у СК малой грузоподъемности, кривошипное – у СК большой грузоподъемности и комбинированное – у СК средней грузоподъемности.  Это объясняется необходимостью уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении контргруза. Кривошипное уравновешивание вызывает большие нагрузки на опоры вала и на корпус редуктора СК, что также нежелательно. Балансирные контргрузы выполняются в виде чугунных пластин, навешиваемых на заднее плечо  балансира. Кривошипные контргрузы выполняются в виде полуовальных чугунных отливок-пластин, укрепляемых на кривошипах. Для уравновешивания СК используются номограммы, имеющиеся в паспортной характеристике СК. Однако распределение веса контргруза и места его установки на кривошипе или балансире расчетным путем, с помощь. Формул или номограмм, не всегда обеспечивает наилучшее уравновешивание СК. Это объясняется тем, что теоретически невозможно учесть все нагрузки, возникающие в звеньях СК, а также степень изношенности узлов качалки, КПД всей установки, которые в теоретических формулах, как правило, не учитываются, но существенно влияют на уравновешивание СК. Поэтому окончательное уравновешивание осуществляется с помощью контролирования тока, потребляемого электродвигателем, при ходе головки балансира вверх и вниз. Стрелка амперметра, включенного в питающую двигатель электролинию, должна давать одинаковые максимальные отклонения при ходе вверх и вниз.