Рассмотрена методика для определения показателей надежности и ресурса нефтепромысловых редукторов станков-качалок, которые подвергаются износу и выходу со строя. Определены вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, средний ресурс редукторов.

Предложены формулы для определения нагрузок, действующих на полированном штоке станка-качалки с учетом характеристик наземного и глубинного оборудования. Определено влияние геометрических параметров исполнительного механизма на динамическую составляющую нагрузки.

Проведено аналіз структурних схем виконавчих механізмів верстатів-гойдалок. Запропоновано варіанти структурних схем виконавчих механізмів без надлишкових зв'язків з метою збільшення ККД.

Розглянуто питання визначення коефіцієнта потужності та коефіцієнта корисної дії асинхронного двигуна в електроприводі штангової нафтовидобувної установки на підставі розрахунку часових залежностей миттєвих значень споживаної потужності, струму та швидкості обертання кривошипа протягом подвійного ходу плунжера помпи з урахуванням змінного навантаження та моменту інерції.

Виконано розрахунок кінематичних характеристик виконавчого механізму одноплечого верстата-гойдалки з використанням ПЕОМ. Запропоновано рекомендації щодо вибору нових схем верстатів-гойдалок.

Працездатність зубчатих коліс визначається такими критеріями як витривалість зубів під час згину, контактна витривалість, стійкість до заїдання, а також міцність ступиць та інших елементів конструкції зубчатого колеса. Ці всі критерії лімітують надійність роботи залежно від експлуатаційних, конструктивних і технологічних факторів. Розглянуто відмови редукторів верстатів-гойдалок, які підлягають зносу і виходу з ладу. Визначено причини відмов редукторів.

Запропоновано адаптувати давачі для оцінки вібрацій у редукторах верстатів-гойдалок з метою їх діагностування та підвищення якості ремонту. Розроблений метод тарування апаратури відрізняється від існуючих тим, що із застосуванням динамічної тарувальної функції забезпечує точність до 7 - 9 % кожного екземпляра МП-95 в робочому діапазоні частот коливань редуктора верстата-гойдалки. Тільки так давачі відповідатимуть технічним вимогам і їх можна розглядати як єдину систему в мобільних вимірювальних комплексах.

Розглянуто відмови редукторів верстатів-гойдалок, які підлягають зносу і виходу з ладу. Визначено причини відмов редукторів.

Запропоновано стенд для випробовування редукторів у двох варіантах, де випробовуються два редуктори одночасно. Конструкція стенду проектується залежно від кількості однотипових редукторів, від об'єму ремонту редукторів на одному ремонтному підприємстві. Зібране після ремонту нафтопромислове обладнання повинно відповідати технічним вимогам. Якість ремонту визначено за даними фактичних експлуатаційних характеристик машини та чіткості взаємодії окремих вузлів та агрегатів.

Розглянуто можливість визначення напружень, що виникають в стінці металоконструкцій довготривалої експлуатації на прикладі шатуна верстата-качалки на підставі комплексного врахування кількох параметрів - коерцитивної сили та залишкової магнітної індукції. Наведено результати обробки експериментальних даних з випробувань зразка шатуна на статичний розтяг. Шляхом аналізу характеру залежності коерцитивної сили та залишкової індукції від напружень виявлено явище деградування пружних властивостей матеріалу шатуна верстата-качалки після кожного етапу досліджень.

Розглянуто питання раціонального вибору геометричних, кінематичних, масових і силових характеристик виконавчого механізму двоплечих версатів-качалок. Запропоновано шляхи покращання функціонування приводу свердловинної штангової глибиннонасосної установки (СШНУ) у разі експлуатації свердловини за умов нестаціонарності навантаження, викликаного можливою зміною параметрів газорідинної суміші, що видобувається. Розроблено математичну модель СШНУ для синтезу геометричних параметрів виконавчого механізму, розрахунку його кінематичних характеристик та оцінки зміни навантаженості вузлів верстата-качалки, моделювання наявності газу у циліндрі глибинного насосу та витікання в його прийомній і нагнітальній частинах. Удосконалено методику розрахунку необхідної величини противаги для кривошипного, балансирного та комбінованого типів зрівноважування. Виготовлено експериментальну установку та розроблено інформаційно-вимірювальну систему, оснащену необхідними давачами та аналого-цифровим пристроєм, яка дозволяє проводити моделювання навантаження виконавчого механізму та фіксувати результати експериментів на ПЕОМ.

Визначено допустимі рівні вібрацій редукторів штангової свердловинної насосної установки та значення віброшвидкості спрацьованого редуктора з метою порівняння зі значеннями галузевих стандартів. Динаміка зубчастих передач визначається резонансним станом у системі між вимушеними коливаннями, тому під час зміни частоти обертання редуктора завжди є можливим збіг частот збудження з частотою власних коливань, що призводить до руйнування елементів коліс і вузла загалом. Для передач із похилими та шевронними зубами рівень вібрації від циклічних помилок зачеплення є значно нижчим, ніж у передачах із прямозубими колесами. Прагнення зменшити масу та розміри коліс призводить до створення ажурних форм їх тіла та зменшення частот власних коливань диска й обода, в результаті чого зростає можливість виникнення резонансних коливань диска й обода колеса внаслідок впливу кінематичного збудження через похибки в зачепленні або силового збудження. Точне визначення ще на стадії проектування резонансних режимів і зниження їх інтенсивності є ефективним способом підвищення надійності роботи передач відносно зниження динамічних явищ і підвищення несучої здатності зубчастих передач. Після ремонту, виготовлення та у ході експлуатації редуктора необхідно реєструвати вібрацію обладнання з метою визначення технічного стану редуктора. Одержані в результаті розрахунку допустимі значення віброшвидкості добре узгоджуються з експериментальними та мають досить низький рівень у порівнянні з рекомендованими стандартами.

Наведено методику визначення раціональних параметрів протектора насосних штанг, що створює крутний момент під час роботи верстата-гойдалки. Розрахунок раціональних параметрів проводиться за формулою для визначення крутного моменту, створеного протектором, із методики розрахунку осьових турбін. Наведено графічні залежності середнього значення крутного моменту, створеного протектором за півперіод роботи верстата-гойдалки, від параметрів, що впливають на роботу системи протекторів. На підставі аналізу графіків і з врахуванням умов експлуатації протектора зроблено висновки про раціональні значення параметрів. Для збереження запасу наявної потужності в системі колона насосних штанг із протекторами - рідина в колоні НКТ проведено розрахунок раціонального значення кута нахилу лопаті на виході з протектора.

Розглянуто питання використання нейромережі для побудови системи керування електроприводом верстата-гойдалки. Показано, що за допомогою сформованої нейромережі можна розпізнавати динамограму свердловини у разі неповного або зашумленого наборів вхідних даних від давачів.

Змодельовано явище резонансу в комбінованій склопластико-сталевій колоні насосних штанг (НШ) СШНУ. Для моделювання резонансних і передрезонансних явищ використано звичайні диференціальні рівняння та рівняння з частковими похідними. Наведено математичні залежності та графіки амплітуд коливань системи для кожної моделі. Модель комбінованої склопластико-сталевої колони НШ подано у вигляді довгого еластичного стрижня з одним фіксованим кінцем і приєднаним на протилежному кінці вантажем. У цьому разі вага та пружність нерівномірно розподілені вздовж колони насосних штанг: пружність колони значною мірою залежить від жорсткості склопластикової секції, а основна вага зосереджена в сталевій частині колони. З огляду на те, що комбінована склопластико-сталева колона НШ містить склопластикову секцію, в розрахунках необхідно враховувати жорсткість і вагу склопластикових штанг. В результаті одержано остаточну формулу для обчислення частоти власних коливань комбінованої колони НШ. Використовуючи дану математичну модель, можна підбирати довжину сталевої секції та частоту відкачування верстата-качалки для досягнення максимальної довжини ходу плунжера насоса, що забезпечить максимальну продуктивність СШНУ за найменших затрат.

В результаті аналізу спектрів вібраційного сигналу, виміряного на корпусі редуктора модельної штангово-свердловинної насосної установки, встановлено, що вплив клинопасової передачі виявляється у ряді діапазонів частот до 2 кГц. Під час взаємного зміщення шківів клинопасової передачі збільшується амплітуда вібраційних складових на деяких характерних частотах і загалом зростає середньоквадратичне значення рівня вібрації.

Розглянуто питання вибору критерію оцінки впливу зрівноваження верстата-гойдалки на роботу електропривода штангової глибинонасосної установки. На підставі математичного моделювання показано взаємозв'язок дисперсії струму привідного двигуна з оптимальним режимом роботи привідного двигуна верстата-гойдалки.

Надано результати кінематичного аналізу важільного механізму обертача колони насосних штанг черв'ячного типу. У порівнянні із храповими обертачами, черв'ячний обертач є надійнішим через наявність черв'ячної передачі, яка може сприймати значні навантаження. Шляхом підстановки в одержану математичну модель вхідних даних - параметрів типової моделі верстата-гойдалки - одержано графічні залежності зміни передавальної функції вала обертача від узагальненої координати - кута положення кривошипа верстата-гойдалки. Обчислення проведено для двох можливих режимів роботи обертача - безперервного і перервного.

За величинами першої амплітуди і її фази першої гармоніки, записаними залежно від місця розташування контрольованого вузла свердловинної штангової насосної установки та їх змінам під час експлуатації, визначається технічний стан вузла, величину зношування, якість кріплення тощо - проводиться вібраційний контроль. Запропоновано місця встановлення давачів для вимірювання осьових, розтягувальних та скручувальних напружень у валах редукторів верстатів-гойдалок.

Досліджено особливості різних видів спрацювання зубчатих пар редукторів штангових свердловинних насосних установок та запропоновано методи попередження їх виникнення. Запропоновано визначення технічного стану зубчатої пари в процесі експлуатації за допомогою аналізу вібросигналів.