馮亞杰 阿期哈爾·塔布斯 米來·阿得力別克 米力·巴哈提別克

摘要：往復(fù)泵是依靠活塞和泵缸和裝置往復(fù)交替工作而使得壓縮面積變化的裝置。往復(fù)泵自身有很高的壓力，能遵循流量的恒定。在工程領(lǐng)域有很廣闊的利用看見。通過往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)動仿真研究，能為往復(fù)泵動力端的設(shè)計提供更為準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，并促進(jìn)我國動力學(xué)的深入發(fā)展和研究。

關(guān)鍵詞：往復(fù)泵;動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu);運(yùn)動仿真

引言：往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成而成，而在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，要求各個桿件的尺寸要求不同，而不同的組合形式對整個往復(fù)泵動力端的動力的作用大小有著不同的影響。因此，在對往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)是的設(shè)計優(yōu)化時，采用了曲柄滑塊的幾何模型裝置來分析其運(yùn)動的規(guī)律;同時還采用了MS mathematics軟件來進(jìn)行仿真實驗運(yùn)動機(jī)構(gòu)的研究。希望能通過優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)動實驗操作來為往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的仿真實驗提供較為準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，為往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動力裝置性能有所幫助。

一、往復(fù)泵動力結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

往復(fù)泵是利用活塞和泵缸和裝置往復(fù)交替工作而使得壓縮面積變化的裝置。它通過容積內(nèi)部的氣壓變化能向其他裝置輸送高壓流體。在我們常見的石油鉆機(jī)工作中，就會利用到往復(fù)泵的工作原理。往復(fù)泵一般是由動力端和液力端連接組成。在不同的氣壓結(jié)構(gòu)中，為了保證往復(fù)泵裝置和曲柄滑塊的使用性能和使用壽命，需要高壓情況下采用特殊的正偏結(jié)構(gòu)來減少其他構(gòu)件對整個裝置內(nèi)部的摩擦和承重壓力。不同的組合形式對整個往復(fù)泵動力端的動力的作用大小有著不同的影響。因此，在對往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)是的設(shè)計優(yōu)化時，采用了曲柄滑塊的幾何模型裝置來分析其運(yùn)動的規(guī)律;同時還采用了MS mathematics軟件來進(jìn)行仿真實驗運(yùn)動機(jī)構(gòu)的研究。希望能通過優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)動實驗操作來為往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的仿真實驗提供較為準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，為往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動力裝置性能有所幫助。

二、往復(fù)泵的工作原理

往復(fù)泵是往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)中最主要的設(shè)備之一。它的主要功能是將裝置內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而帶來的能量轉(zhuǎn)化為由活塞運(yùn)動的低速往復(fù)運(yùn)動。往復(fù)泵一般是由動力端和液力端連接組成。通常情況下，液力端將活塞運(yùn)動產(chǎn)生的機(jī)械能通過泵的壓力運(yùn)輸轉(zhuǎn)化到液體的壓力端，而動力源也會將自身在往復(fù)工作中產(chǎn)生的動力傳遞給液力端。動力端裝置一般是由曲柄、連桿構(gòu)件以及其他連接構(gòu)件組成的。動力端裝置的實質(zhì)就是用類似十字頭的構(gòu)件為滑塊，連個多個曲柄結(jié)構(gòu)而成的。在這個裝置內(nèi)，液缸內(nèi)有柱塞和活塞桿，同時還會安裝吸吸入閥和排出閥。主要用于液體氣壓的傳輸。而連接液缸中的各個活塞柱的裝置叫做空間室。它是將氣壓吸入作用于活塞運(yùn)動的主要設(shè)備。而往復(fù)泵所使用的動力裝置是柴油機(jī)。通過柴油的燃燒而使得動力結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)起來，將其動力傳輸帶曲柄滑塊中，這時的曲柄結(jié)構(gòu)會以順時針的方向來運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。當(dāng)柱塞開始順時針旋轉(zhuǎn)時，空間室內(nèi)的面積增大，這時裝置內(nèi)的壓力會變小。而往復(fù)泵中的液體會隨著壓力的變化而出現(xiàn)位置的移動進(jìn)入到不同的裝置內(nèi)。整個往復(fù)活塞的過程就是將液體不斷的吸入到活塞裝置中，然后再將液體排出裝置的過程。只要依靠往復(fù)泵中的液缸旋轉(zhuǎn)而使得高壓運(yùn)動轉(zhuǎn)化為低速運(yùn)動的過程。

三、往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

對于往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計主要是通過對設(shè)備內(nèi)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)各個桿件的尺寸變化的不同來實現(xiàn)。在往復(fù)泵的動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計上，需要利用公式進(jìn)行正確的計算，確保各個構(gòu)件的連接正確性。特別是控制好曲柄的滑塊的角度位置。在利用MS mathematics軟件來建立的幾何模塊的過程中，需要對連接桿的長度和曲柄的半徑大小來進(jìn)行函數(shù)關(guān)系式。通過曲柄的滑塊的角度變化的大小來計算函數(shù)變化的不同值。這樣就能建立關(guān)于連接桿的長度和曲柄的半徑大小的動態(tài)變化過程曲線圖。為了使得函數(shù)數(shù)據(jù)的結(jié)果更具參考性，在坐標(biāo)的建立過程中，焦點(diǎn)坐標(biāo)為曲柄和連桿的長度大小，而橫軸為結(jié)構(gòu)尺寸的參數(shù)變化情況。這樣會在坐標(biāo)體系中形成不同點(diǎn)的動態(tài)曲線，若多條曲線相交于一點(diǎn)，說明這個往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計不合理，無法使得活塞運(yùn)動為高壓的轉(zhuǎn)化提供動力來源。如果該函數(shù)的解析中出現(xiàn)多種數(shù)值，這時就就要結(jié)合往復(fù)泵的使用規(guī)范來進(jìn)行核對數(shù)據(jù)，選擇在使用規(guī)范內(nèi)的數(shù)據(jù)要求來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

四、往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的滑塊運(yùn)動仿真研究

要對整個往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真實驗就需要對曲柄滑塊結(jié)構(gòu)內(nèi)部的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)的演算，其中還包括對滑塊運(yùn)轉(zhuǎn)速度的演算。利用MS mathematics軟件來進(jìn)行仿真運(yùn)動的模擬。需要將滑塊的移動大小、滑塊的移動速度和運(yùn)動加速度進(jìn)行記錄;并將數(shù)據(jù)結(jié)果輸入到方程內(nèi)，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)圖象的繪制，設(shè)定好變化的參數(shù)值。最終將數(shù)值輸入到MS mathematics軟件來進(jìn)行仿真實驗，這樣可以得出對往復(fù)泵的設(shè)計優(yōu)化程度進(jìn)行檢驗，并對仿真的結(jié)果進(jìn)行研究，在配合往復(fù)泵的設(shè)計要求來進(jìn)一步優(yōu)化裝置設(shè)計。通過MS mathematics軟件的仿真實驗，能夠得到很多有利用價值的數(shù)據(jù)參考;通過多次的運(yùn)動仿真實驗，能較為全面的分析活塞運(yùn)動對其動力變化的規(guī)律，從而選擇出最佳組合形式的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。另外，利用MS mathematics軟件所仿真的實驗數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，能為其裝置的動力研究有很好的促進(jìn)作用。

結(jié)束語：實驗證明：對往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)采用了曲柄滑塊的幾何模型裝置來分析其運(yùn)動的規(guī)律;同時綜合MS mathematics軟件來進(jìn)行仿真實驗運(yùn)動機(jī)構(gòu)的研究，能對往復(fù)泵動力端運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動力裝置性能的優(yōu)化有所幫助。

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