Аналітичне вирішення задачі динамічного синтезу шестиланкового прямолінійно-направляючого перетворюючого механізму штангової насосної установки

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245591

Ключові слова:

штангова насосна установка, перетворюючий механізм, балансир, оптимальне балансування, динамічний синтез

Анотація

В роботі представлено аналітичне вирішення задачі оптимального динамічного балансування шестиланкового перетворюючого механізму штангової насосної установки. Дана задача вирішується чисельно з використанням комп'ютерної моделі динаміки, а саме шляхом підбору значення поправочного коефіцієнта k. Розглянуто аналітичний метод вирішення цієї задачі, тобто знайдене розташування противаги на третій ланці шестиланкового перетворюючого механізму для балансування. Для вирішення задачі використан принцип можливих переміщень і напишемо рівняння, в якому виразимо крутний момент через невідомий параметр противаги. Далі знайдено таке значення невідомого параметра, при якому досягається мінімум середньоквадратичного значення крутного моменту M. З умови мінімуму функції отримано рівняння для визначення положення противаги. Таким чином, отримано аналітичне рішення задачі оптимального динамічного балансування шестиланкового перетворюючого механізму штангової насосної установки в різних умовах. 

За результатами встановлено, що при комбінованому способі балансування значення максимального крутного моменту M і максимальної потужності знижуються на 20 %, ніж при розміщенні противаги на третій ланці перетворюючого механізму, а також при визначенні значення максимального крутного моменту через поправочний коефіцієнт k.

На практиці балансування здійснюють емпірично шляхом порівняння двох пікових значень крутного моменту M на колінчастому валу за цикл руху механізму. Вирішення аналітичної задачі дозволяє визначити точне положення противаги

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 academician U. A. Dzholdasbekov KN MES RK; Almaty Technological University

PhD, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Department of Automation and Robotics

Nurbibi Imanbayeva, Institute of Mechanics and Engineering Science named after academician U. A. Dzholdasbekov KN MES RK

PhD, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Sayat Ibrayev, Institute of Mechanics and Engineering Science named after academician U. A. Dzholdasbekov KN MES RK

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Mechanical Engineering and Robotics

Assemgul Uderbayeva, Almaty Technological University

PhD, Associate Professor

Department of Department Automation and Robotics

Aiman Nurmaganbetova, Kazakh Leading Academy of Architecture and Civil Engineering

PhD, Associate Professor

Department of General Construction

Посилання

  1. Rakhmatulina, A., Ibrayev, S., Imanbayeva, N., Ibrayeva, A., Tolebayev, N. (2020). Kinematic and kinetostatic analysis of the six-link straight-line generating converting mechanism of the unbalanced sucker rod pumper drive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (108)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218551
  2. Alyushin, Yu. (2015). Strukturnyy, kinematicheskiy i dinamicheskiy analiz rychazhnyh mehanizmov. Moscow: MISiS, 104. Available at: https://www.researchgate.net/publication/328095841_Strukturnyj_kinematiceskij_i_dinamiceskij_analiz_rycaznyh_mehanizmov
  3. Chaudhary, K., Chaudhary, H. (2015). Shape Optimization of Dynamically Balanced Planar Four-bar Mechanism. Procedia Computer Science, 57, 519–526. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2015.07.378
  4. Artyuh, V. G., Mel'nikov, B. E., Chernysheva, N. V., Chigareva, I. N., Mazur, V. O. (2020). Issledovanie mehanizma uravnoveshivaniya podvizhnyh chastey prokatnoy kleti. Teoriya mehanizmov i mashin, 18 (2 (46)), 54–66. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44140602
  5. Gebel', E. S., Homchenko, V. G., Klevakin, V. V. (2012). Kinetostaticheskoe issledovanie ploskogo rychazhnogo mehanizma ІІІ klassa s vystoem vyhodnogo zvena. Materialy 4-oy mezhdunar. konf. Vol. 1. Ulan-Ude: VSGTU, 19–28.
  6. Taschilin, L. N. (2018). Analytical method of kinematic analysis lever mechanisms. Computational nanotechnology, 3, 16–19. Available at: http://www.mathnet.ru/links/fafc2d6bb26a1b6a27e1e86561e92a30/cn194.pdf
  7. Minzheng, J., Deshi, Z., Zi-Ming, F., Tianyu, D. (2019). Dynamic Model and Analysis of a Sucker-rod Pump Injection-production System. Tehnicki vjesnik, 26 (5), 1451–1460. doi: https://doi.org/10.17559/tv-20190215172608
  8. Van der Wijk, V. (2017). On the Grand 4R Four-Bar Based Inherently Balanced Linkage Architecture. Mechanisms and Machine Science, 473–480. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-44156-6_48
  9. Langbauer, C., Langbauer, T., Fruhwirth, R., Mastobaev, B. (2021). Sucker rod pump frequency-elastic drive mode development – from the numerical model to the field test. Liquid and Gaseous Energy Resources, 1 (1), 64–85. doi: https://doi.org/10.21595/lger.2021.22074
  10. Feng, Z., Ma, Q., Liu, X., Cui, W., Tan, C., Liu, Y. (2020). Dynamic coupling modelling and application case analysis of high-slip motors and pumping units. PLOS ONE, 15 (1), e0227827. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0227827

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-21

Як цитувати

Rakhmatulina, A., Imanbayeva, N., Ibrayev, S., Uderbayeva, A., & Nurmaganbetova, A. (2021). Аналітичне вирішення задачі динамічного синтезу шестиланкового прямолінійно-направляючого перетворюючого механізму штангової насосної установки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7 (114), 21–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245591

Номер

Том 6 № 7 (114) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Ayaulym Rakhmatulina, Nurbibi Imanbayeva, Sayat Ibrayev, Assemgul Uderbayeva, Aiman Nurmaganbetova

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.