محاسبه گشتاور گیربکس در یک واحد پمپاژ، به دو عامل اساسی بستگی دارد. سرعت زاویه ای میل لنگ (a)با سرعت ثابت یا تقریبا ثابت باشد و (b) با سرعت متفاوت میل لنگ. در اکثر تاسیسات پمپاژ، سرعت زاویه ای میل لنگ در طول دوره پمپاژ ثابت است و با سرعت پمپاژ اندازه گیری شده مطابقت دارد. اینها مواردی است که جعبه دنده به درستی مقابله کرده و یک موتور الکتریکی با یک لغزش پایین درایو واحد پمپاژ (Takacs ۲۰۰۳ ). مشخصات API 11E (API ۲۰۰۸ ) نشان می دهد که با توجه به تغییرات سرعت ۱۵٪ در حد متوسط سرعت پمپاژ، صرف نظر از اثرات ناشیانه، خطاهای بیش از ۱۰٪ در محاسبات گشتاور را نشان نمی دهد. فیام موتور نماینده فروش انواع گیربکس صنعتی در ایران جزئیات این محاسبات را به شما آموزش میدهد.
تجزیه و تحلیل گشتاور API
مدل تحلیل گشتاور API برای مواردی با سرعت ثابت میل لنگ طراحی شده است و می توان آن را به هر دسته از هندسه واحد پمپاژ اعمال کرد. این مدل محاسبه، از مفهوم فاکتور گشتاور با فرضهای اساسی زیر استفاده می کند
-
از دست دادن اصطکاک در ساختار واحد پمپاژ نادیده گرفته می شود.
-
گشتاور های انتزاعی نادیده گرفته می شوند.
-
تغییر در عدم تعادل ساختاری، SU، با زاویه میل لنگ نیز نادیده گرفته می شود.
در این شرایط، گشتاور خالص بر روی گیربکس به سادگی از مجموع گشتاور چرخنده و گشتاور متعادل در نظر گرفته شده است . برای واحدهای پمپاژ مکانیکی متعادل، عبارات زیر برای هندسه های مختلف استفاده می شود.
- Tnet(θ)=Tr(θ)−TCB(θ)=TF(θ)[F(θ)−SU]−TCBmaxsinθConventional
- Tnet(θ)=Tr(θ)−TCB(θ)=TF(θ)[F(θ)−SU]−TCBmaxsin(θ+τ)MarkII
- Tnet(θ)=Tr(θ)−TCB(θ)=TF(θ)[F(θ)−SU]−TCBmaxsin(θ−τ)
الزامات اساسی برای محاسبه گشتاور گیربکس، شناخت بارهای میله ای جلا در عملکرد زاویه میل لنگ است، زیرا گشتاور پیچ شده توسط ضرب بار و عامل گشتاور متعلق به یک زاویه ی میل لنگ می باشد. این شرایط، با این حال، اگر اطلاعاتی که در کارتهای پویای معمولی ثبت شده است ، برای پیدا کردن بارهای میله ای خرد شده استفاده شود، زیرا این کارت ها بار را در برابر جابجایی میله های جلا داده می شود . بنابراین، قبل از اینکه گشتاور در سرعت گیرنده سرعت محاسبه شود، باید از F ( θ ) بار در برابر عملکرد زاویه ی میل لنگ استفاده شود. روش معرفی شده در API Spec. 11E (API ۲۰۰۸ ) و به طور گسترده ای برای این منظور بر اساس داده های به دست آمده از یک بررسی معمول دینامومتر استفاده می شود .
موارد با سرعت متغیر میل لنگ
هنگامی که واحد پمپاژ توسط یک موتور چند سیلندر، یک موتور الکتریکی لغزش یا حتی یک موتور فوق العاده بالا (UHS) رانندگی می کند، سرعت زاویه ای میل لنگ در طی دوره پمپاژ تغییر می کند: هنگامی که واحد به آرامی لود می شود و بار را سنگین تر می کند. سرعت بالا / کاهش سرعت همراه با توده های چرخشی سنگین باعث می شود تا به دلیل اثر چرخش به گشتاور های inertial ؛ محاسبات گشتاور گیربکس باید به طور مناسب اصلاح شود تا شامل این اثرات شود. در چنین مواردی، علاوه بر گشتاور هایی که معمولا در گیربکس قرار می گیرند و تا کنون مورد بحث قرار گرفته، گشتاور های چرخشی و چرخشی نیز باید محاسبه شود (Gibbs ۱۹۷۵ ).
گشتاور های inertial
۴.
بنابراین، محاسبه گشتاور های انتهایی، به شدت به تعیین دقیق شتاب پرتو بستگی دارد؛ راه حل های مختلف بعدا مفصل است.
گشتاور inertial روتاری اهمیت بسیار بیشتری نسبت به تعریف گشتاور دارد. این می تواند بار را در جعبه دنده افزایش یا کاهش دهد. در زمان هایی که سرعت میل لنگ افزایش می یابد، بار اضافی (گشتاور چرخشی inertia) در جعبه دنده به انرژی جنبشی تبدیل می شود و در قطعات چرخشی ذخیره می شود. از سوی دیگر، اگر سرعت میل لنگ کاهش یابد، انرژی که قبلا ذخیره شده در میل لنگ و وزنه برداری به سیستم بازگشته است و بار گشتاور در گیربکس کاهش می یابد. این تبادل انرژی جنبشی در توده های چرخشی زیر واحد پمپاژ اتفاق می افتد:
-
میل لنگ با پین های گردان
-
وزنه های ضد وزن و کمکی، و
-
شفت سرعت آهسته و دنده آهسته سرعت گیرنده.
از آنجایی که تمام این اجزاء در اطراف میل لنگ چرخش می کنند، لحظه ای از اینرسی آن ها می تواند از افزودن ساده ای از لحظات فردی پیدا شود. با استفاده از لحظه خالص اینرسی سیستم چرخشی، I s ، گشتاور چرخشی در گیربکس از فرمول بعدی
۵.
همانطور که دیده می شود، اینرسی بیان با شتاب زاویه ای پرتو تغییر می کند، d ۲ θ b / d t ۲ ؛ در حالی که گشتاور در جهت چرخشی با شتاب زاویه ای میل لنگ، d ۲ θ / d t ۲ تغییر می کند . هر دو این را می توان از سرعت زاویه ای میل لنگ، که به نوبه خود، مشتق زاویه لگن در برابر عملکرد زمان، θ ( t ) مشتق شده است. دومی را می توان از اندازه گیری های پینومومتر الکترونیکی با استفاده از مدل محاسباتی که در این مقاله ارائه شده و بعدا مشخص شده است، به دست آورد.
گشتاور خالی روی جعبه دنده
در مواردی که سیستم پمپاژ با سرعت های مختلف میل لنگ کار می کند، گشتاور خالص در جعبه دنده باید شامل اثرات inertial نیز باشد، و فرمول های مشتق شده برای سرعت ثابت میل لنگ (معادلات ۱ تا ۳ ) نمی توانند استفاده شوند. فرمول مناسب برای گشتاور خالص مجموع جبری اجزای گشتاور احتمالی است.
۶.
اولین اصطلاح در این معادله نشان دهنده گشتاور میله ای است ، اصلاح شده برای بیان اثرات inertia، دومین برای گشتاور تعادلی است ، و آخرین اصطلاح به گشتاور چرخشی inertial می دهد. فرمول را می توان برای هر واحد پمپاژ مکانیکی متعادل استفاده کرد پس از تعویض بیان مناسب برای گشتاور متعادل، T CB ( θ ).
گرد آورنده: شرکت فیام موتور