[發明專利]一種七缸往復泵曲軸上曲柄初相角的優化布置方法

有效

• 申請號: 201710965621.7
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107516000B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 馮進;魏俊;馬良豐;遲少林;李裴晨;劉宇;何臻
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F04B1/00;F04B51/00
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙) 42216
• 代理人: 周宗揚

1.一種七缸往復泵曲軸上曲柄初相角的優化布置方法，其特征在于：它包括以下步驟：

1)、對單缸單作用往復泵柱塞的運動規律進行分析，在往復泵的結構參數已知的條件下，找出活塞的運動速度與曲軸轉角之間的函數關系；所述往復泵的結構參數包括曲柄半徑r、曲軸旋轉角速度ω、曲柄轉角α、連桿長度l、曲柄連桿比λ＝r/l，最終得到活塞的運動速度與曲軸轉角之間的函數關系為：

式中:

V-活塞的運動速度,

x₁-活塞的運動位移,

t-活塞的運動時間,

d-微分數學求導的表示方法,

表示活塞的運動位移對時間的導數；

2)、由于液缸瞬時吸入流量等于液缸瞬時吸入液體的流速與活塞端面面積的乘積，而液缸瞬時吸入液體的流速等于活塞的運動速度，結合步驟1)得到的活塞的運動速度與曲軸轉角之間的函數關系，采用無因次化的方法，得到單缸單作用往復泵的無因次瞬時流量計算表達式為,

式中：

q-無因次瞬時流量；

Q_c-液缸瞬時吸入流量；

α_i-第i個曲軸的轉角；

F-活塞端面面積；

3)、對七缸往復泵的液缸進行1號-7號的順序標號，并在液缸對應的曲軸曲柄上進行1#-7#的順序標號，并將七缸往復泵的吸入管劃分為8個過流截面，并順序標注1-1斷面、2-2斷面、3-3斷面、4-4斷面、5-5斷面、6-6斷面、7-7斷面、8-8斷面；分別記載各過流截面的瞬時流量波動情況數據，記載瞬時流量波動幅值及零流量持續時間數據；

4)、以過流斷面6-6斷流時間和瞬時流量脈動幅值小為選擇目標，在七個曲柄初相角中任取二個初相角進行組合分別布置在6#、7#液缸位置，當這兩個初相角的組合能使斷面6-6的瞬時流量波動幅值及斷流時間達到最小時為所選擇的最優兩初相角組合；

5)、分別將步驟4)中的最優兩初相角組合中的兩個初相角置于6#、7#液缸位置，以過流斷面5-5斷流時間和瞬時流量脈動幅值小為優化目標，當某一初相角能使斷面5-5的瞬時流量波動幅值及斷流時間達到最小時，此時5#、6#和7#液缸位置的初相角即為符合要求的三初相角組合；

6)、將步驟5)中得到的每一個三初相角組合均可布置于1#、2#、3#或5#、6#、7#液缸位置，在所得到的三初相角組合中任選兩個組合，要求這兩個組合中不能出現同一初相角，并分別將這兩個組合布置于1#、2#、3#和5#、6#、7#液缸位置，將7個初相角中除所選的兩個三初相角組合外的一個初相角布置在4#液缸位置，以形成一種布置方案；

7)、往復泵液缸處于排出狀態時，液缸內壓會在曲軸上產生一個作用力，通過受力分析可得到各曲柄旋轉中心所受x、y軸方向的彎矩分別為將這兩個彎矩無因次化并進行合成，可得到總的無因次彎矩為其中i＝1,2,···,7，分別為七缸泵各液缸的編號；根據所得到的無因次彎矩分別計算步驟6)得到的各優化布置方案中,各曲柄旋轉中心的無量綱彎矩，彎矩最小即為七缸往復泵曲軸上曲柄初相角的優化布置方法；

式中：

h-兩相鄰曲柄間距；

M_ix-各曲柄旋轉中心所受x軸方向的彎矩；

M_iy-各曲柄旋轉中心所受y軸方向的彎矩；

M_i-各曲柄旋轉中心所受總彎矩；

F_左x-左側支座反力沿x軸方向的分量；

F_左y-左側支座反力沿y軸方向的分量；

F_x、F_y-連桿所受作用力向曲柄旋轉中心進行簡化得到的沿x、y軸方向的分量，

F_jx、F_jy-第j個曲軸對應的連桿所受作用力向曲柄旋轉中心進行簡化得到的沿x、y軸方向的分量。