[發(fā)明專利]一種七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710965621.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN107516000B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮進(jìn);魏俊;馬良豐;遲少林;李裴晨;劉宇;何臻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;F04B1/00;F04B51/00
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務(wù)所(普通合伙) 42216
• 代理人: 周宗揚(yáng)

本發(fā)明涉及一種優(yōu)化布置方法，具體涉及一種七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法。本發(fā)明對(duì)單缸單作用往復(fù)泵柱塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，找出各運(yùn)動(dòng)參量與曲軸轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；采用無量綱思想，提出了一種基于流量波動(dòng)、斷流時(shí)間及曲軸彎矩的七缸往復(fù)泵曲柄初相角布置方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；并根據(jù)曲軸彎矩得到四種最優(yōu)方案，使得斷流時(shí)間、流量波動(dòng)及曲軸彎矩等均達(dá)到了最優(yōu)結(jié)果從而降低了慣性水頭、減輕了管路沉沙現(xiàn)象，并降低了曲軸彎矩，提高了七缸泵的使用壽命及工作可靠性，為七缸往復(fù)泵其他方面的研究奠定了基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種優(yōu)化布置方法，具體涉及一種七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法。

背景技術(shù)

往復(fù)泵具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、排出壓力高及排量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)排量恒定，在越來越多的行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)未來往復(fù)泵大功率、大排量、高泵壓的要求，往復(fù)泵逐漸向多缸方向發(fā)展。與五缸泵相比，七缸泵可提供更高的壓力、功率和排量，且流量波動(dòng)及壓力脈動(dòng)幅值更小，但依然存在吸入和排出過程沉沙與汽蝕現(xiàn)象、流量波動(dòng)、整機(jī)振動(dòng)等問題，降低了往復(fù)泵工作的可靠性和使用壽命。

現(xiàn)行文獻(xiàn)報(bào)道中對(duì)往復(fù)泵的研究，主要集中在其關(guān)鍵件、易損件的疲勞壽命仿真、吸入過程氣化仿真以及液體滑動(dòng)密封的摩擦與磨損等方面，都是在現(xiàn)有的曲軸傳動(dòng)方案下開展的，對(duì)往復(fù)泵的性能改進(jìn)和可靠性水平的提高起到了積極作用。

但是往復(fù)泵曲柄初相角布置方案對(duì)吸入管流量波動(dòng)、整機(jī)振動(dòng)、慣性水頭損失及曲軸受力等有較大的影響，不同的布置方案往復(fù)泵的工作性能差異較大。故，首先確定出往復(fù)泵的最優(yōu)傳動(dòng)方案是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種為七個(gè)往復(fù)泵曲軸上曲柄各初相角的布置方案提供優(yōu)化設(shè)計(jì)依據(jù)，以在方案的層面提高七缸往復(fù)泵設(shè)計(jì)可靠性的七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法，其特征在于：它包括以下步驟。

1）、對(duì)單缸單作用往復(fù)泵柱塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，找出各運(yùn)動(dòng)參量與曲軸轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

2）、根據(jù)流量與速度及過流截面面積的關(guān)系，得出單缸單作用往復(fù)泵瞬時(shí)流量與曲軸轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并采用無量綱方法得到單缸單作用往復(fù)泵的無因次瞬時(shí)流量計(jì)算表達(dá)式；

3）、對(duì)七缸往復(fù)泵的液缸進(jìn)行1號(hào)—7號(hào)的順序標(biāo)號(hào)，并在液缸對(duì)應(yīng)的曲軸曲柄上進(jìn)行1#—7#的順序標(biāo)號(hào)，并將七缸往復(fù)泵的吸入管劃分為8個(gè)過流截面，并順序標(biāo)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(shí)流量波動(dòng)情況數(shù)據(jù)，主要記載瞬時(shí)流量波動(dòng)幅值及零流量持續(xù)時(shí)間（亦即斷流時(shí)間，以曲軸轉(zhuǎn)角度量）數(shù)據(jù)；

4）、以過流斷面6-6斷流時(shí)間和瞬時(shí)流量脈動(dòng)幅值小為選擇目標(biāo)，在七個(gè)曲柄初相角中任取二個(gè)初相角進(jìn)行組合分別布置在6#、7#液缸位置，當(dāng)這兩個(gè)初相角的組合能使斷面6-6的瞬時(shí)流量波動(dòng)幅值及斷流時(shí)間達(dá)到最小時(shí)為所選擇的兩初相角組合；

5）、分別將步驟4）中的最優(yōu)兩初相角組合中的兩個(gè)初相角置于6#、7#液缸位置，以過流斷面5-5斷流時(shí)間和瞬時(shí)流量脈動(dòng)幅值小為優(yōu)化目標(biāo)，當(dāng)某一初相角能使斷面5-5的瞬時(shí)流量波動(dòng)幅值及斷流時(shí)間達(dá)到最小時(shí)，此時(shí)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）中得到的三初相角組合同時(shí)置于1#、2#、3#或5#、6#、7#液缸位置，剩下的一個(gè)初相角置于4#液缸位置，即可得到一種對(duì)應(yīng)的布置方案，要求保證一個(gè)布置方案中每一初相角僅出現(xiàn)一次；

7）、由排出狀態(tài)時(shí)液缸內(nèi)壓作用力在曲軸上產(chǎn)生的無量綱彎矩的計(jì)算公式分別計(jì)算步驟6）得到的各優(yōu)化布置方案在各曲柄旋轉(zhuǎn)中心的無量綱彎矩，彎矩最小即為七缸往復(fù)泵曲軸上曲柄初相角的優(yōu)化布置方法。