6.5.2 平衡计算在线视频

同学们好

本节我们学习平衡计算

也就是抽油机为了能够达到平衡状态

平衡重的大小和平衡位置的计算方法

我们学习了平衡的时候

它的条件是什么

为了达到平衡

储存与释放的能量

具体是如何来计算的

以游梁式平衡为例

为了简单起见

我们仅考虑静载荷的作用

大家知道在上冲程的时候

悬点受到的静载荷

是杆柱载荷和液柱载荷

它的运动的距离

也就是悬点的位移是S

在上冲程的时候

上冲程悬点做功应该是

杆柱载荷液柱载荷乘以它的距离S

在下冲程的时候

悬点的静载荷

仅仅受到杆柱载荷的作用

它的做功距离依然是悬点的位移S

所以下冲程的悬点做功应该是

杆柱载荷乘以S

我们学习了达到平衡的时候做功的条件

也就是要求平衡重做功应该是

上冲程下冲程做功之和的一半

如果把上冲程悬点做功

下冲程的悬点做功带入到这个公式中

我们就可以得到这个式子

也就是要求达到平衡的时候

平衡重的做功应该是杆柱载荷

加上二分之液柱载荷

再乘以悬点的位移S

有了这样的一个平衡重做功的条件

对于不同的平衡方式

我们就可以调节它的具体参数

来满足这样的一个做功条件

游梁平衡也就是将平衡重

放置在后臂的末端

这个位置

这样的一个平衡重

参与到整个的平衡的储存和释放能量之中

另外还有另外的一个力的作用

我们称为抽油机的不平衡重

抽油机的不平衡重指的是脱开杆柱

在悬点的位置施加一个力的作用

使得游梁保持平衡

如果施加的这个作用是零

也就意味着不平衡重为零

正常情况之下

这个地方施加了一个力的作用

保持游梁的平衡

我们规定方向向下为正

这样一个结构不平衡重

我们把它折算到游梁平衡块的这个位置

如何来折算

是将这样一个力的作用

乘以c比上a可以折到这样的一个位置

要注意的是后臂长b

和游梁平衡重的位置

c这个位置

这两个是不一样

这个同学们要注意

力的作用有了

它的做功的距离是多少

也就是在上下冲程的过程中

游梁平衡

它的做功距离应该等于什么

悬点的位置

它的作用距离是S冲程

将这个冲程乘以c比上a

就可以折算到平衡重这个位置

它的做功距离

有了力的大小有了做功距离

我们就可以来计算

平衡重它储存与释放能量的大小

这是做功条件

这个就是我们刚才分析的

力的大小Wb是平衡重

再加上结构不平衡重XUC

注意这个地方是折算过来的

乘以它的做功距离

做功距离是什么

冲程S乘以c比上a

就将这个位置折到了这个位置上

所以这个就是对于游梁平衡的来说

它的做功是满足这样一个条件

在这个条件里面

我们看到

我们能够调节的是什么

能够调节的只有

平衡重的大小

所以游梁平衡达到平衡的条件

Wb应该满足这样一个式子

大型的抽油机

将平衡重放在油梁的末端是不安全的

所以一般情况下

大型的抽油机

将平衡块是放在了曲柄的这个位置上

对于这样的一种曲柄平衡的

抽油机来说

我们来看一下

它的参与平衡的力有哪几个方面

首先是平衡块

平衡块

它有一个重量

我们称它为Wcb

曲柄本身它也有一个自重

这个自重我们称为Wc

除了这两个之外

还有就是我们所说的

抽油机的结构不平衡重

这个结构不平衡重

按照我们刚才所讲的

也是把悬点这个位置的不平衡的这个力

折算到后面

这个位置折算过来的

是折算到了游梁与连杆的连接点的位置

连接到这个位置上

所以我们折算到这个位置上之后

和曲柄的自重和平衡块的重量

这三个力的作用

参与了平衡的储存和释放

它的做功的距离又是怎么样的

这三个力的作用

它的做功距离我们来分析一下

首先平衡块

平衡块由

最低端旋转到最高端

它的做功应该是

二倍的它的半径

这个半径我们称为平衡半径

也就这个地方的R就是平衡块的位置

到曲柄旋转轴之间的这个距离

是平衡半径

它的做功应该是二倍的R

另外对于曲柄来说

曲柄的重心到曲柄旋转轴之间的距离

我们称为它的重心半径

重心半径我们称为Rc

同样的对于曲柄

它的做功距离应该是二倍的Rc

结构不平衡重

结构不平衡重上下的位置

它的距离我们说应该是

等于这个旋转半径的二倍

旋转半径是什么

是曲柄的旋转轴

到连杆与曲柄的连接点的这个位置

它之间的这个距离我们称为旋转半径

也就是结构不平衡重

它的做功距离

应该是二倍的旋转半径

有了力

有了它的做功距离

我们就可以计算它综合的做功

怎么来得到的

做功的条件

具体的做功的大小是力乘以它的距离

分别的平衡块的乘以二倍的R

它的做功距离

曲柄自重的Wc乘以二倍的Rc重心半径

XUB结构不平衡重乘以它的做功距离

二倍的r

二倍的旋转半径

这个就是对于曲柄平衡来说

它的做功是这样

我们带入到这个公式里面去整理

整理什么

对于曲柄平衡来说

我们比较容易调节的参数应该是

平衡块到旋转轴之间的这个距离

也就是所谓的平衡半径

也就是说这个平衡块在这个曲柄上

它的活动范围

调节了它的这个平衡的半径

这是比较容易调节的

当然也可以更换平衡块的重量来实现

这个相对调节位置来说要复杂一些

所以对于曲柄平衡

我们总结的调节参数

就是它的平衡半径

应该用这个式子可以计算出来

对于复合平衡来说

复合平衡也就是

游梁上和曲柄上都有平衡块的时候

按照我们前面所讲的方法

是同样可以把它的平衡条件计算出来的

这个时候我们可以调节

游梁上平衡块的大小

也就是重量的大小

也可以调节曲柄上平衡块的位置

也就是它的平衡半径

当然一般情况下

平衡半径还是比较容易调节的

在这种复合平衡的这种方式里面

我们有一个条件

什么条件

也就是游梁上的平衡重

和曲柄上的平衡块

这两个是同时达到最高点和最低点的

也就是我们将它两个的做功

可以直接地叠加在一起的

按照这样一个分析

我们可以将复合平衡的曲柄上平衡块的

这个平衡半径计算出来

是用这样一个式子来表达的

以上我们就是分别针对

三种不同的平衡方式

通过计算得到了它达到平衡的时候

容易调节的那个参数是如何来计算

这就是本节我们介绍的平衡计算的内容

同学们再见