Кінематичний і кінетостатичний аналіз шестиланкового прямолінійно-направляючого перетворюючого механізму неврівноваженого приводу штангового глибинного насоса

Автор(и)

  • Ayaulym Rakhmatulina Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000 Almaty Technological University Tole bi str., 100, Almaty, Kazakhstan, 050012, Казахстан https://orcid.org/0000-0001-6670-7496
  • Sayat Ibrayev Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-6265-5745
  • Nurbibi Imanbayeva Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000, Казахстан https://orcid.org/0000-0001-6889-3421
  • Arman Ibrayeva Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-8887-9640
  • Nurzhan Tolebayev Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-6842-194X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218551

Ключові слова:

привід штангового глибинного насоса, перетворюючий механізм, прямолінійний генератор, кривошип, балансир, кінематичний аналіз, силовий аналіз

Анотація

У даній роботі представлені результати кінематичного і силового аналізу нового шестиланкового перетворюючого механізму приводу штангового глибинного насоса (ПШГН) і обгрунтовані переваги альтернативної конструкції. Використання прямолінійно-направляючого механізму дозволяє істотно знизити габарити перетворюючого механізму і металоємність в порівнянні з традиційно застосовуваними ПШГН з хитним балансиром і кривошипною противагою, перш за все за рахунок виключення складної дугової головки (так званої "головки балансира") існуючих агрегатів. Однак для забезпечення працездатності неврівноваженого механізму, необхідно вивчити кінематичні і силові характеристики. Результати математичного моделювання шестиланкового механізму підтверджують якісні переваги прямолінійного генератора. В результаті дослідження прямолінійно-направляючого механізму як перетворюючого механізму приводу штангових глибинних насосних агрегатів були визначені закономірності руху ланок, положення, швидкість і прискорення всіх точок. Для вирішення задачі кінематичного аналізу використовувався метод замкнутих векторних контурів, що дозволяє визначити функції положення ланок і аналоги швидкостей і прискорень. При вирішенні завдання міцнісного аналізу враховувалася рівновага кожної ланки. В результаті силового аналізу, шляхом спільного вирішення рівнянь рівноваги ланок шестиланкового шарнірно-важільного механізму, визначені реакції шарнірів механізму. Розроблена комп'ютерна модель для вивчення кінематики і кінетостатики перетворюючого механізму приводу штангового глибинного насосного агрегату

Спонсор дослідження

  • This research has been funded by the Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (Grant No. AP08052127).

Біографії авторів

Ayaulym Rakhmatulina, Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000 Almaty Technological University Tole bi str., 100, Almaty, Kazakhstan, 050012

PhD

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Department of Engineering Graphics and Applied Mechanics

Sayat Ibrayev, Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000

Doctor of Engineering

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Nurbibi Imanbayeva, Institute of Mechanics and Engineering Science named after acad. W. A. Dzholdasbekov Kurmangazy str., 29, Almaty, Kazakhstan, 050000

PhD

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Arman Ibrayeva, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Kazakhstan, 050040

Postgraduate Student

Department of Mechanics

Nurzhan Tolebayev, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Kazakhstan, 050040

Postgraduate Student

Посилання

  1. Torres, L. H. S., Schntman, L. (2013). Sucker-Rod Pumping System of Oil Wells: Modelling, Identification and Process Control. 6th IFAC Conference on Management and Control of Production and Logistics The International Federation of Automatic Control. Fortaleza, 260–265. doi: https://doi.org/10.3182/20130911-3-br-3021.00052
  2. Yin, J.-J., Sun, D., Yang, Y. (2020). Predicting multi-tapered sucker-rod pumping systems with the analytical solution. Journal of Petroleum Science and Engineering, 108115. doi: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.108115
  3. Ahmedov, B., Najafov, A., Abdullayev, A. (2018). Determination of the kinematic parameters of the new constructive solution of the beamless sucker-rod pump. Journal of Structural Engineering & Applied Mechanics, 1 (3), 128–135. doi: https://doi.org/10.31462/jseam.2018.03128135
  4. Dumitru, N., Baila, A., Craciunoiu, N., Malciu, R. (2011). Dynamic analysis of the oil rod pumping system mechanism. Proceedings of the 22nd International DAAAM Symposium, 22 (1).
  5. Kennedy, F. F., Michel, L., Frederic, L., Abbas, N., Njoke, M. (2015). Hands-on model of sucker rod pumping facility for oil well production. Journal of Petroleum and Gas Engineering, 6 (4), 45–53. doi: https://doi.org/10.5897/jpge2015.0220
  6. Volokhin, A. V., Volokhin, E. A., Arsibekov, D. V. (2019). Improving the beam-balanced pumping unit. Petroleum Engineering, 17 (5), 114. doi: https://doi.org/10.17122/ngdelo-2019-5-114-122
  7. Tan, C., Li, G., Qu, Y., Yan, X., Bangert, P. Predicting the Dynamometer Card of a Rod Pump. Algorithmica Technologies. Available at: http://www.algorithmica-technologies.com/system/case_studies/pdf_ens/000/000/012/original/09_Predicting_the_Dynamometer_Card_of_a_Rod_Pump.pdf?1457398050
  8. Singal, K., Zamanian, F., Marotta, E., Sivaramakrishnan, S. (2014). Pat. No. US9605670B2. Method and systems for enhancing flow of a fluid induced by a rod pumping unit. No. 14/575,789; declareted: 18.12.2014; published: 23.06.2016. Available at: https://patentimages.storage.googleapis.com/d0/fc/c6/8d2811fbd0f53c/US9605670.pdf
  9. Ibraev, S., Nurmaganbetova, A., Imanbaeva, N., Zhauyt, A. (2017). Computerized modeling of kinematics and kineto-statics of sucker-rod pump power units. Engineering for rural development, 904–909. doi: https://doi.org/10.22616/erdev2017.16.n184
  10. Imanbaeva, N. S., Nurmaganbetova, A. T., Isametova, M. E., Rakhmatulina, А. B., Sakenova, А. М. (2017). Study mode converts trim mechanism sucker rod pumping units (SRPU), to determine the distance from the rotational axis of the counterweight crank. Vestnik KazNRTU, 1, 328–332.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Rakhmatulina, A., Ibrayev, S., Imanbayeva, N., Ibrayeva, A., & Tolebayev, N. (2020). Кінематичний і кінетостатичний аналіз шестиланкового прямолінійно-направляючого перетворюючого механізму неврівноваженого приводу штангового глибинного насоса. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7 (108), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218551

Номер

Том 6 № 7 (108) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Ayaulym Rakhmatulina, Sayat Ibrayev, Nurbibi Imanbayeva, Arman Ibrayeva, Nurzhan Tolebayev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.