基于偏置滑块机构的乳化液泵传动系统多目标优化

摘要

【目的】为改善乳化液泵传动系统的受力状况，提高综采工作面高压大流量乳化液泵传动系统的传动效率与运行平稳性，满足高转速、快响应需求。【方法】以乳化液泵传动系统中曲轴、连杆与十字头所组成的曲柄滑块机构为对象，建立对称滑块与偏置滑块两种传动条件下的运动与动力学模型，以滑块偏距为变量，综合滑块所受压力、排液阶段无效力与吸排液交替点突变压力，采用熵权层次分析法获得各目标的权重，提出乳化液泵传动系统的多目标优化方法。在此基础上，以BRW630/40型乳化液泵为对象，对其传动系统进行设计与多目标优化，并与国外进口成型产品对比验证优化效果。【结果】结果表明：采用现有对称滑块，滑块运动过程中所受压力方向不变，基本呈压力值先增大后减小的半正弦分布；正偏置条件下，滑块所受压力方向存在突变，且随着偏置比增大滑块所受的压力峰值、排液阶段无效力均明显减小，但吸排交替点的突变压力明显上升，存在最优偏置比使综合性能指标最优。基于熵权层次分析法计算最优偏置比为0.2，与进口乳化液泵的偏置比偏差小于10%，该条件下与对称曲柄滑块方案相比，排液阶段滑块最大正压力下降23.1%，传动性能得到有效提升。研究成果为高压大流量乳化液泵传动机构的设计及优化提供理论依据，为促进高端乳化液泵系列化、国产化奠定基础，也为其它类型往复泵的传动系统设计与优化提供参考。

关键词

乳化液泵 / 传动系统 / 偏置滑块 / 熵权层次分析法 / 多目标优化 / 综采工作面