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摘㊀要：文章对三柱塞往复泵进行了研究ꎬ主要分析了三柱塞往复泵的曲轴传动端ꎬ在文章中对三柱塞往复泵的设计和工作原理进行了简要的分析阐述ꎬ并在文章中对三柱塞往复泵的曲轴受力和强度检验技术进行了分析ꎬ总结了曲轴结构受力和强度对三柱塞往复泵的动力影响ꎮ
关键词：三柱塞往复泵ꎻ曲轴受力ꎻ曲轴强度
一㊁三柱塞往复泵的设计介绍
三柱塞往复泵当前广泛应用于煤矿开采㊁石油工业㊁冶金工业等场景中ꎬ作为动力源使用ꎬ其工作效率非常高ꎬ稳定性也比较好ꎮ三柱塞往复泵通常由液力端㊁传动端㊁减速机构㊁电动机及其他附属设备组成ꎮ液力端是介质过流部分ꎬ通常由缸套㊁柱塞及其密封㊁液缸体及吸排液阀等组成ꎮ传动端是传递动力的部件ꎬ一般由曲轴㊁连杆㊁十字头(也叫滑块)等组成ꎮ三柱塞往复泵的曲轴由三个相互交错１２０度角的曲柄销组成ꎬ保证柱塞泵流量源源不断地输出ꎮ三柱塞往复泵实际工作中ꎬ传动端和液力端共同配合完成工作ꎮ首先ꎬ传动端的曲轴做旋转运动ꎬ通过曲轴上的曲柄销带动与之配合的连杆做平面运动ꎬ连杆再带动 十字头(滑块)柱塞做直线往复运动ꎬ使传动端运动形式由旋转运动转换成往复运动ꎮ传动端往复运动中三组连杆滑块与液力端相互配合ꎬ在液力端内部形成工作空间的容积周期性变化ꎬ从而实现了吸排水工作药品压片机
柱塞以及连杆进行运动ꎬ是整个三柱塞往复泵动力端形成直线往返运动ꎮ其次ꎬ直线往返动力运动中三组柱塞与液力端相互连接配合ꎬ在液力端内部的工作空间内形成工作ꎮ三柱塞往复泵工作实现是由曲轴连杆运动实现的ꎬ而在曲轴连杆运动中ꎬ曲轴连杆的运动变量为相位转角ꎬ可以说相位转角的变化直接影响到曲轴的动力情况和受力状态ꎮ所以ꎬ在对三柱塞往复泵结构研究的过程中ꎬ对于曲轴结构的受力分析和强度分析直接关系到三柱塞往复泵的优化设计ꎮ
二㊁三柱塞往复泵曲轴受力分析
(一)三柱塞往复泵曲轴受力分析前提条件
曲轴旋转运动或者连杆推动柱塞运动都是连接型运动ꎬ连接型运动势必要对各组织造成摩擦ꎬ所以摩擦力因素也是影响曲轴运动以及曲轴受力的因素之一ꎬ但是从影响作用角度而言ꎬ曲轴摩擦力因素或者其他细微因素条件对曲轴受力和强度的影响可以忽略不计ꎮ而为了曲轴受力分析研究的准确度ꎬ应该做好以下准备:①曲柄稍连接夹角㊁液力端缸套㊁密封柱塞等相关部件的摩擦力可以忽略不计ꎮ②曲轴的动力来源主要是动力设备直连驱动旋转ꎬ并无其他动力载荷且曲轴的受力集中与曲轴本身受力点ꎮ
(二)三柱塞往复泵曲轴受力分析
三柱塞往复泵实际工作过程中ꎬ曲轴受力是工作实现的条件之一ꎬ而在曲轴运动的过程中ꎬ曲轴受力主要是受到内力影响和外力影响两个方面影响ꎮ
１.外力影响分析
在三柱塞往复泵实际工作过程中ꎬ往复泵传动端与液力端相互连接从而使三柱塞形成直线往复运动ꎬ而在此运动过程中ꎬ曲轴与连杆㊁曲轴与十字头㊁曲轴与柱塞是整体的动力端结构ꎬ所以曲轴动力端各自之间形成的作用力ꎬ就是影响曲轴运动的外力ꎬ其中主要包括柱塞与十字头形成往复运动后ꎬ十字头会形成惯性作用力ꎬ惯性作用力会反向作用到曲轴受力点ꎬ从而对曲轴受力造成影响ꎮ曲轴旋转运动中ꎬ曲轴和连杆结合运动ꎬ因旋转运动而形成的曲柄切向力和径向力都会造成曲轴受力ꎮ另外ꎬ三柱塞往复运动中ꎬ传动端作用到液力端ꎬ液力端的吸水和排水与柱塞往复运动有直接的关系ꎬ而当进行排水排液的过程中ꎬ液体排出形成的液力也会直接形成动力造成反向作用于柱塞ꎬ柱塞传递给十字头㊁十字头在反向作用给曲轴ꎮ
综上所述ꎬ在三柱塞往复泵实际工作运行的过程中ꎬ曲轴所受外力分别为十字头惯性力㊁泵体排出液力㊁柱塞运动力以及曲轴和连杆旋转运动中产生的侧向力ꎮ而对三柱塞往复泵的工作运行分析我们可以发现三柱塞往复泵的工作运动具有非常紧密的连接性ꎮ所以ꎬ其曲轴所受各项外力可以有效结合ꎬ例如
挤爆胶囊数字天线十字头惯性力㊁液力等外力可以结合为综合柱塞力ꎮ
２.内力影响分析
曲轴内力影响ꎬ具体就是指曲轴在运动过程中ꎬ自身的动力影响因素ꎮ而在实际的三柱塞往复泵工作过程中ꎬ三柱塞往复泵曲轴呈现旋转运动ꎬ将其旋转运动比作圆形运动ꎬ所以自身所受内力包括曲轴所受切向力㊁径向力以及支反力ꎮ
三㊁三柱塞往复泵曲轴强度校验
三柱塞往复泵曲轴强度具体是指在三柱塞往复泵实际工作的过程中ꎬ曲轴自身受力后的强度变化情况ꎬ对于三柱塞往复泵曲轴强度的校验ꎬ直接关系到三柱塞往复泵曲轴的使用寿命ꎮ首先ꎬ在曲轴强度校验过程中ꎬ三柱塞曲轴强度受到曲轴外力和内力因素所影响ꎮ所以ꎬ在进行三柱塞往复泵曲轴强度校验过程中ꎬ往复泵曲轴强度计算要加入传动端曲轴外力计算以及传动端曲轴内力计算等内容ꎮ其次ꎬ在曲轴旋转运动中ꎬ曲柄相位角度对于曲轴受力影响占有决定性因素ꎬ所以在三柱塞往复泵曲轴强度校验计算中ꎬ还要考虑到不同曲柄相位角的计算ꎮ最后ꎬ曲轴强度具有一定疲劳性ꎬ所以在实际的强度校验过程中ꎬ应该对曲轴强度疲劳性进行检查ꎬ保证疲劳强度在安全系数范围之内ꎮ
三柱塞往复泵曲轴强度研究分析ꎬ对于三柱塞往复泵的工作有直接的影响ꎬ在其强度校验过程中ꎬ应该对影响曲轴强度的各项参数进行有效的建入ꎬ从而保证强度校验计算合理ꎮ
四㊁结束语
在三柱塞往复泵实际工作的过程中ꎬ曲轴自身受力情况以及强度情况都会影响曲轴运动ꎬ所以文章对三柱塞往复泵曲轴受力和强度分析十分关键ꎮ希望文章能够对三柱塞往复泵的优化设计有所帮助ꎮ
参考文献:
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械传动ꎬ２００５ꎬ２９(５):４２－４５.
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作者简介:
柳雷ꎬ南京六合煤矿机械有限责任公司ꎮ
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