往复泵动力端运动机构的优化设计和运动仿真研究

冯亚杰 阿期哈尔·塔布斯 米来·阿得力别克 米力·巴哈提别克

摘要：往复泵是依靠活塞和泵缸和装置往复交替工作而使得压缩面积变化的装置。往复泵自身有很高的压力，能遵循流量的恒定。在工程领域有很广阔的利用看见。通过往复泵动力端运动机构的优化设计和运动仿真研究，能为往复泵动力端的设计提供更为准确的参考数据，并促进我国动力学的深入发展和研究。

关键词：往复泵;动力端运动机构;运动仿真

引言：往复泵动力端运动机构是由曲柄滑块机构组成而成，而在曲柄滑块机构中，要求各个杆件的尺寸要求不同，而不同的组合形式对整个往复泵动力端的动力的作用大小有着不同的影响。因此，在对往复泵动力端运动机构是的设计优化时，采用了曲柄滑块的几何模型装置来分析其运动的规律;同时还采用了MS mathematics软件来进行仿真实验运动机构的研究。希望能通过优化设计和运动实验操作来为往复泵动力端运动机构的仿真实验提供较为准确的实验数据，为往复泵动力端运动机构的动力装置性能有所帮助。

一、往复泵动力结构的认识

往复泵是利用活塞和泵缸和装置往复交替工作而使得压缩面积变化的装置。它通过容积内部的气压变化能向其他装置输送高压流体。在我们常见的石油钻机工作中，就会利用到往复泵的工作原理。往复泵一般是由动力端和液力端连接组成。在不同的气压结构中，为了保证往复泵装置和曲柄滑块的使用性能和使用寿命，需要高压情况下采用特殊的正偏结构来减少其他构件对整个装置内部的摩擦和承重压力。不同的组合形式对整个往复泵动力端的动力的作用大小有着不同的影响。因此，在对往复泵动力端运动机构是的设计优化时，采用了曲柄滑块的几何模型装置来分析其运动的规律;同时还采用了MS mathematics软件来进行仿真实验运动机构的研究。希望能通过优化设计和运动实验操作来为往复泵动力端运动机构的仿真实验提供较为准确的实验数据，为往复泵动力端运动机构的动力装置性能有所帮助。

二、往复泵的工作原理

往复泵是往复泵动力端运动机构中最主要的设备之一。它的主要功能是将装置内的高速旋转运动而带来的能量转化为由活塞运动的低速往复运动。往复泵一般是由动力端和液力端连接组成。通常情况下，液力端将活塞运动产生的机械能通过泵的压力运输转化到液体的压力端，而动力源也会将自身在往复工作中产生的动力传递给液力端。动力端装置一般是由曲柄、连杆构件以及其他连接构件组成的。动力端装置的实质就是用类似十字头的构件为滑块，连个多个曲柄结构而成的。在这个装置内，液缸内有柱塞和活塞杆，同时还会安装吸吸入阀和排出阀。主要用于液体气压的传输。而连接液缸中的各个活塞柱的装置叫做空间室。它是将气压吸入作用于活塞运动的主要设备。而往复泵所使用的动力装置是柴油机。通过柴油的燃烧而使得动力结构运转起来，将其动力传输带曲柄滑块中，这时的曲柄结构会以顺时针的方向来运转设备。当柱塞开始順时针旋转时，空间室内的面积增大，这时装置内的压力会变小。而往复泵中的液体会随着压力的变化而出现位置的移动进入到不同的装置内。整个往复活塞的过程就是将液体不断的吸入到活塞装置中，然后再将液体排出装置的过程。只要依靠往复泵中的液缸旋转而使得高压运动转化为低速运动的过程。

三、往复泵动力端运动机构的优化设计

对于往复泵动力端运动机构的优化设计主要是通过对设备内曲柄滑块机构各个杆件的尺寸变化的不同来实现。在往复泵的动力端运动机构的设计上，需要利用公式进行正确的计算，确保各个构件的连接正确性。特别是控制好曲柄的滑块的角度位置。在利用MS mathematics软件来建立的几何模块的过程中，需要对连接杆的长度和曲柄的半径大小来进行函数关系式。通过曲柄的滑块的角度变化的大小来计算函数变化的不同值。这样就能建立关于连接杆的长度和曲柄的半径大小的动态变化过程曲线图。为了使得函数数据的结果更具参考性，在坐标的建立过程中，焦点坐标为曲柄和连杆的长度大小，而横轴为结构尺寸的参数变化情况。这样会在坐标体系中形成不同点的动态曲线，若多条曲线相交于一点，说明这个往复泵动力端运动机构的设计不合理，无法使得活塞运动为高压的转化提供动力来源。如果该函数的解析中出现多种数值，这时就就要结合往复泵的使用规范来进行核对数据，选择在使用规范内的数据要求来进行优化设计。

四、往复泵动力端运动机构的滑块运动仿真研究

要对整个往复泵动力端运动机构进行运动仿真实验就需要对曲柄滑块结构内部的模型进行数学数据的演算，其中还包括对滑块运转速度的演算。利用MS mathematics软件来进行仿真运动的模拟。需要将滑块的移动大小、滑块的移动速度和运动加速度进行记录;并将数据结果输入到方程内，再将数据进行函数图象的绘制，设定好变化的参数值。最终将数值输入到MS mathematics软件来进行仿真实验，这样可以得出对往复泵的设计优化程度进行检验，并对仿真的结果进行研究，在配合往复泵的设计要求来进一步优化装置设计。通过MS mathematics软件的仿真实验，能够得到很多有利用价值的数据参考;通过多次的运动仿真实验，能较为全面的分析活塞运动对其动力变化的规律，从而选择出最佳组合形式的曲柄滑块机构。另外，利用MS mathematics软件所仿真的实验数据比较准确，能为其装置的动力研究有很好的促进作用。

结束语：实验证明：对往复泵动力端运动机构采用了曲柄滑块的几何模型装置来分析其运动的规律;同时综合MS mathematics软件来进行仿真实验运动机构的研究，能对往复泵动力端运动机构的动力装置性能的优化有所帮助。

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