往复泵主要用于钻井泥浆循环、压裂、注聚合物等石油天然气生产过程,是油气资源开采的重要设备[1-2],而且在其他工、农业领域也具有广阔的应用前景[3]．往复泵动力端是动力输入系统与液力端间作用力的传递与转换的重要组成部分,为保证往复泵安全、有效地工作,对泵的工作性能进行优化有着非常重要的意义．诸多学者采用了计算机辅助设计(CAD技术)的方法,对曲轴和连杆在一定工况下的疲劳强度、动载荷及安全系数等进行了较深入的研究和分析,最终实现了结构改进,提高了曲轴乃至往复泵的工作寿命[4-8]．倪孟岩[9]通过参数化设计、动态仿真和动力学仿真，建立往复泵曲柄滑块机构动力学模型,得到了机构各构件的运动学特性以及机构的动态特性，并分析参数变化对动态特性的影响．张洪生等[10]对传动机构进行了受力、动力学计算分析,确定了钻井泵动力端机构中的作用力、惯性力及惯性力矩,从而为钻井泵零部件强度、刚度及稳定性校核提供了理论依据．上述学者主要是在现有方案上对泵的结构强度、载荷及运动特性等进行研究,为提高往复泵工作性能做出了积极贡献．但是,方案研究是产品设计的基础,提出一个好的往复泵曲柄初相角布置方案,在源头上提高其工作的可靠性、改善曲轴受力、减少整机振动,是所有往复泵使用寿命及工作性能研究的前提．

基于此,文中采用了量纲一化的方法对曲轴所受扭矩、弯矩及计算应力等强度因子进行研究,提出相关优化设计方法,最终确定2种五缸泵曲柄初相角的布置方案．

1 往复泵曲轴受力分析

1.1 曲轴受力相关假设

五缸往复泵由传动系统驱动曲柄滑块机构运动,并将曲轴的旋转运动转化为十字头——柱塞组件的直线往复运动[11-13]．曲轴受力非常复杂,为简化计算,做如下假设:① 各运动部件摩擦力、重力及惯性力忽略不计;② 各运动部件相互作用力看作是集中力;③ 由于排出过程的受力远大于吸入过程受力,不考虑吸入过程受力;④ 排出状态时,十字头——柱塞组件受液缸内压强作用力为常数,记为F,吸入过程时F=0．

1.2 五缸泵曲轴扭矩分配假设

由于驱动动力是由曲轴左端和右端通过相关传动系统输入,故可假设两侧液缸在曲轴上产生的反扭矩分别由两端动力系统平衡,中间液缸产生的反扭矩分别由两端各抵消一半．

1.3 五缸泵各曲柄旋转中心扭矩计算

由于五缸往复泵由5个曲柄滑块机构组成,且5个曲柄(编号为i,i=1,2,…,5)位于同一曲轴上,各缸运动规律相同,现对任意缸(各缸编号与其对应的曲柄编号一致)内活塞(或柱塞)及曲柄的运动进行分析．以曲轴轴线为z轴方向,以第i号曲柄旋转中心为原点，在曲柄中面建立xoy坐标系,水平和竖直方向分别为x，y轴,曲柄滑块机构的运动及受力分析[14]示意图如图1所示．

金华市大气PM2.5中WSON的质量浓度及来源······························赵博阳 项成龙 陈焕兵 常 毅 冯加良 (3,437)

  

图1 曲柄连杆机构的运动及受力简化图

 

Fig.1 Force diagram of crank link mechanism

t时刻第i号曲柄相位角为

αi=ωt+θi,

(1)

式中：ω为曲柄旋转角速度；t为时间;θi为第i号曲柄初相角.

由正弦定理

 

(2)

式中：r为曲柄半径；L为连杆长度.

曲柄连杆比

 

(3)

文中取λ=0.25．

排出过程时，柱塞受液缸内压作用力为F(αi)，对十字头在导轨中的运动分析可知，十字头受柱塞杆、连杆及导轨壁面作用力，故沿连杆方向的作用力为

 

(4)

T(αi)=rFL(αi)sin(αi+βi)=

FLx(αi)=FL(αi)cos βi=F(αi) ，

(5)

 

(6)

简化后得到的扭矩为

将连杆所受作用力FL(αi)向曲柄旋转中心进行简化并向x,y轴方向分解，有

 

(7)

将模型量纲一化可大大简化分析计算,且不需考虑研究对象的具体结构参数,使得求解结果具有通用性,文中主要采用了该思想．将上述扭矩量纲一化,有

 

(8)

当2nπ≤αi≤(2n+1)π,(n=0,1,2,…)时,第i号液缸为吸入状态,其所受液压作用力较小,按曲轴受力相关假设,有

F(αi)=0,T(αi)=0.

(9)

1.4 五缸泵各曲柄旋转中心弯矩计算

以两支点支撑曲轴为例计算弯矩,设曲轴上相邻两曲柄旋转中心间的距离为h,两端支点到邻近曲柄旋转中心的距离为0.5h,曲轴受力简图如图2所示.

  

图2 曲轴的受力简图

 

Fig.2 Force diagram of crankshaft

由受力平衡条件可知,右支点所受合外力的力矩为零,则有

 

(10)

 

(11)

由此可求出左支点的支座反力沿x，y轴的分量为

 

(12)

 

(13)

分析曲轴各横截面所受弯矩可知,在各曲柄旋转中心处曲轴的弯矩发生突变,分别求出各曲柄旋转中心所受弯矩及其在x，y轴的分量为

 

(14)

 

(15)

 

(16)

将各弯矩方程量纲一化,有

 

(17)

 

 

(18)

 

(19)

式中:Fi(i=1,2,…,5)为各缸内液压在曲轴上产生的作用力;Fix和Fiy分别为其在x，y轴的分量;Mix和Miy分别为第i号曲柄旋转中心所受弯矩Mi在x，y轴方向的分量．

目前军工科研单位许多科研人员认为档案是档案管理部门的工作，缺乏对过程资料归档的意识。导致项目建设中对随机资料、研制过程资料、测试验收资料等没有进行及时的预归档工作，造成后期找不到资料，档案验收不合格的情况。

2 不同布置方案下曲轴扭矩分析

五缸往复泵曲轴的旋转运动由两端通过动力传动系统传入,当液缸处于排出状态时,缸内液体被压缩产生较大的反作用力,使曲轴承受一定的扭矩,该扭矩由动力系统平衡;当液缸处于吸入状态时,动力系统驱动曲轴通过连杆将十字头——柱塞组件拉出液缸,此过程中连杆在曲轴上产生的扭矩较小,按照曲轴受力相关假设,可忽略不计[15]．

工程木协会(APA)及其成员面临的另一个挑战是确保有足够的原材料供应来满足不断增长的木制品需求。Elias先生称：“目前我们在北美拥有纤维供应，但这种纤维的供应存在很多压力，例如用于中国的建筑和欧洲的木颗粒生产增长的压力。”

五缸单作用往复泵曲轴的各个曲柄所对应的初相角有0°,72°,144°,216°和288°,任一初相角均可布置在各曲柄上,同一曲轴上5个初相角均只出现1次．图3为曲轴结构及各断面示意图.

  

图3 曲轴结构及各断面示意图

 

Fig.3 Structure of crankshaft and the cross section

图3中，#1,#2,…,#5分别为对应曲柄(液缸)编号,根据曲柄的分布,将曲轴分为6个断面1-1,2-2,…,6-6．曲柄初相角不同,使同一时刻各液缸所处状态(吸入或排出)不同,即连杆受力不同,在各断面产生的扭矩也不相同．由五缸泵曲轴扭矩分配假设可知,#1，#2液缸产生反扭矩由左端输入动力平衡,#4，#5曲柄对应液缸产生反扭矩由右端输入动力平衡,#3曲柄对应液缸产生反扭矩分别由两端各平衡一半,可求出各断面的扭矩计算值为

T1-1=T左=T1+T2+0.5T3,

(20)

T2-2=T左-T1=T2+0.5T3,

(21)

T3-3=T左-T1-T2=0.5T3,

(22)

T4-4=T右-T5-T4=0.5T3,

(23)

T5-5=T右-T5=T4+0.5T3,

(24)

T6-6=T右=T5+T4+0.5T3,

(25)

式中:Ti-i(i=1,2,…,5,6)分别为#1,#2,…,#5曲柄旋转中心处的扭矩值．

为探究各曲柄初相角的布置方案对曲轴各断面扭矩的影响,分别设计了2种布置方案进行对比讨论．方案A中各初相角布置顺序为0°,144°,288°,72°和216°;方案B中各初相角布置顺序为144°,72°,0°,288°和216°．分别绘制了2种方案下曲轴各断面所受扭矩随曲轴转角α在1个周期内的变化情况如图4所示.

  

图4 2种方案下曲轴各断面量纲一化的扭矩变化情况对比

 

Fig.4 Comparison of dimensionless torque of two schemes in each section of crankshaft

[ 7 ] ABRAHAM P, JADHAV D N. Design & development of triplex pump crankshaft assembly-core shaft[J]. Mechanical and civil engineering, 2016, 13(1):55-61.

从图4a,b可知,曲轴断面1-1和6-6在1个周期内方案A与方案B量纲一化的扭矩变化曲线相同,方案A的曲线变化较B平缓且扭矩幅值波动小;从图4c,d可知,方案A及方案B的断面2-2和断面5-5量纲一化的扭矩变化曲线互为对称曲线,方案A中扭矩波动幅值为1.030 87,方案B扭矩波动幅值为1.285 51．图4e,f中2曲线变化完全相同,仅存在一定的角度差,扭矩波动幅值均为0.515 43;曲轴所受扭矩发生周期性波动易使其产生疲劳损伤,波动幅值越大曲轴振动越剧烈,动力端工作可靠性越低,故可认为曲柄初相角布置的方案A比方案B更优．

3 五缸泵曲柄初相角布置方案

3.1 曲轴扭矩分析及曲柄初相角组合方案优选

按第2部分中扭矩的分配方法可知,各断面扭矩均与#3曲柄的扭矩有关,且断面3-3与断面4-4扭矩相等,断面2-2和断面5-5扭矩为2个曲柄上扭矩的组合．断面1-1和断面6-6为三曲柄的扭矩组合,且均与#3曲柄的扭矩相关,故有充足的理由认为当任意两曲柄组合扭矩能满足曲轴受载最小时,整个曲轴各断面所受扭矩也将达到最优状态．任取2个曲柄初相角进行组合,共有种组合方案．分别统计了10种组合方案中量纲一化的组合扭矩波动幅值见表1．

内蒙古大唐国际新能源有限公司目前拥有卓资一号风电场、卓资二号风电场、红牧风电场，公司在役、核准待建总装机容量为66.175万kW，其中在役总装机容量为31.225万kW，核准待建装机容量为34.95万kW，随着公司开发“新能源+”应用工程项目相继建设，给企业安全生产管理带来新的要求，重视事故预防和加强安全管理，无论从企业发展、公司文化的角度，还是从国家、社会和家庭角度，都是事关重大的问题[1]。

GAO Yuan, SHAN Dongsheng, LI Wenliang， et al. Fatigue life analysis on crankshaft of 140 MPa fracture pump [J]. Oil field equipment, 2015, 44 (2): 68-71.(in Chinese)

 

表1 任意两曲柄初相角组合的量纲一化扭矩幅值Tab.1 Dimensionless torque amplitude of the anytwo crank epoch angles combination

  

初相角组合组合扭矩幅值初相角组合组合扭矩幅值θ1+θ21.62493θ2+θ41.03087θ1+θ31.03087θ2+θ51.03087θ1+θ41.03087θ3+θ41.62493θ1+θ51.62493θ3+θ51.03087θ2+θ31.62493θ4+θ51.62493

注:表中θ1+θ2表示曲柄初相角分别为θ1和θ2所对应的曲柄组合．

现代水文考察发现汉江有三源：中源漾水，北源沮水，南源玉带河，均在秦岭南麓陕西省宁强县境内。流经沔县（今勉县）称沔水，东流至汉中始称汉水；自安康至丹江口段，古称沧浪水。

 

表2 五缸泵曲柄初相角基本布置方案Tab.2 Optimization layout of the crank epoch angle forquintuple pump crank

  

曲柄布置方案序号#1曲柄初相角#2曲柄初相角#3曲柄初相角#4曲柄初相角#5曲柄初相角1θ1θ3θ4θ2θ52θ1θ3θ4θ5θ23θ1θ3θ5θ2θ44θ1θ3θ5θ4θ25θ1θ4θ3θ2θ56θ1θ4θ3θ5θ27θ1θ4θ2θ3θ58θ1θ4θ2θ5θ3

3.2 曲轴强度分析及曲柄初相角布置方案优化

按式(19)计算出五缸往复泵各曲柄旋转中心的量纲一化的弯矩,并结合量纲一化的扭矩按第4强度理论计算，最终获得出其弯扭组合应力,计算公式[16]为

 

(26)

式中:Mi，Ti分别为第i号液缸对应的曲柄旋转中心量纲为一的弯矩和扭矩;W为曲轴的抗弯截面系数．对于一定结构的曲轴,W为一常数,故按式(26)得到的计算应力也是量纲为一的值．上述8种基本布置方案中各曲柄旋转中心处的最大弯矩及弯扭组合的计算应力见表3．

 

表3 各基本组合方案的量纲一化的弯矩及计算应力Tab.3 Dimensionless bending moment and calculated stress of the basic combination schemes

  

基本方案#1曲柄#2曲柄#3曲柄#4曲柄#5曲柄MmaxσrMmaxσrMmaxσrMmaxσrMmaxσr10.955651.224852.280402.498262.774652.859712.265692.310910.859501.2832320.856241.276492.275482.323032.784822.967982.275362.378340.856241.2248530.955651.344361.959502.014522.263512.366901.959462.078150.955651.3432140.859501.283232.265692.313432.774652.859712.280402.498260.955651.2248550.856291.224852.275362.378342.784822.967982.275482.320380.856241.2748760.955651.277382.280402.502552.774682.813812.265692.369090.859501.2809470.859591.280942.265692.369092.774682.811692.280402.502550.955651.2758180.955651.343211.959462.078152.263402.366901.959502.014520.955651.34436

由表3可看出,在#3曲柄位置量纲一的弯矩和计算应力值最大且各方案中数值上存在一定的差异．考虑曲轴强度,各曲柄选择中心最大弯矩及弯扭组合计算应力值应越小越好．则方案3和8最优,即最优曲柄初相角布置方案为(θ1,θ3,θ5,θ2,θ4)和(θ1,θ4,θ2,θ5,θ3)．

传统的实训授课方式，一般由教师采取灌输式或者照本宣科的方式讲解理论知识，然后布置一课题，学生被动地接受安排，机械地去完成课题内容。而引入CDIO教育理念的《岗位技能实训》课程采用实际项目驱动的方式，即在教师讲授的同时由学生主动结合专业实际与自己的兴趣去选择团队成员和实训内容。

4 结 论

[ 1 ] 常亮,朱春雨,刘兴刚,等. 国内外压裂泵的研发现状及发展趋势[J]. 石化技术,2016,23(12):183-184.

本设计方法巧妙地避开了对五缸往复泵曲柄初相角120种方案的讨论,具有简单易行、准确高效等特点,且所得出的2种方案与《往复泵设计》编写组所推荐的方案及国内外现行五缸泵成熟产品所采用的曲柄初相角布置方案完全一致,验证了本设计方法的正确性和可行性．

参考文献(References)

提出了1种五缸往复泵曲柄初相角的优化布置方法,以各布置方案下液缸内压作用使曲轴强度最优的优选条件,从120种方案中优选出了2种最优布置方案,使得曲轴所受周期性扭矩及弯矩的波动幅值最小，有效地降低了往复泵整机振动，改善了曲轴受力,从而可提高五缸往复泵的使用寿命及工作的可靠性．

CHANG Liang, ZHU Chunyu, LIU Xinggang, et al. Development status and trends of fracturing pumps at home and abroad[J]. Petrochemical technology, 2016, 23(12): 183-184.(in Chinese)

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[ 3 ] 张慢来,廖锐全,冯进. 往复泵吸入特性的流体力学数值模拟[J].农业工程学报,2010,26(2):242-247.

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[ 5 ] 徐志伟. 往复泵曲轴疲劳强度分析及动载荷测试[D].上海:上海交通大学,2011.

[ 6 ] 高媛,单东升,李文亮,等. 140 MPa压裂泵曲轴疲劳寿命有限元分析[J]. 石油矿场机械,2015,44(2):68-71.

由表1可见,任意两缸组合的量纲一化的扭矩波动幅值存在一定的差异．其中:θ1+θ3,θ1+θ4,θ2+θ4,θ2+θ5和θ3+θ5这5种组合的量纲一化的扭矩幅值较小(称为优化组合),可将这5种组合中任意两组分别置于#1，#2或#4，#5液缸对应位置,且保证同一初相角在一种方案中仅出现1次,将剩余的1个初相角置于#3液缸位置,按照此方法进行组合,可保证断面1-1和断面6-6、断面2-2和断面5-5所受扭矩值为最小．

2.安抚公众，求得谅解。企业在遭遇舆情危机时，首先应该与公众进行沟通、交流与劝说，对此次舆情事件的直接受害公众，进行真心实意的道歉，弥补他们的损失，并给他们以精神上及物质上的补助，求得他们的谅解。与此同时应该给参与该舆情事件的公众一个交代，告知公众企业对于此次事件的处理方法，以及最后的处理结果，安抚公众的情绪，缓解公众因为移情作用而引发的不安感。新媒体的高度互动性可以弥补企业生硬的非人性化形象缺陷，以人性化的形象、亲切平和的沟通方式，有利于拉近与公众的关系，并进行解释和说服，缓解危机中双方的矛盾。

扭矩波动曲线中的最大值与最小值之差为扭矩幅值,幅值越大曲轴振动越剧烈,其疲劳寿命越低．从图4中曲轴各断面的扭矩变化情况可知,当各曲柄初相角布置方案不同时,曲轴各断面扭矩幅值变化差异较大,说明对曲轴上各曲柄初相角布置方案进行优化设计可以改变曲轴的受力情况，具有实际的工程意义．

[ 8 ] 李向龙,芮执元,雷春丽,等. 压裂泵连杆疲劳强度分析[J]. 机械制造,2014,52(12):60-62.

LI Xianglong, RUI Zhiyuan, LEI Chunli, et al. Analysis of fatigue strength of link of fracture pump [J]. Machinery, 2014, 52 (12): 60-62.(in Chinese)

如将θ1+θ3，θ2+θ5组合构成1个曲柄布置方案,将θ4置于#3液缸位置,得到的组合方案为(θ1,θ3,θ4,θ2,θ5)．由于任一液缸位置可布置不同的曲柄初相角,但随曲轴旋转,任一曲柄相位角可变换为其他角度,因此,可设#1曲柄的初相角为θ1且保持不变．将上述5种优化组合分别进行配对形成其他布置方案,可得基本方案有(θ1,θ3,θ4,θ2,θ5)、(θ1,θ3,θ5,θ2,θ4)、(θ1,θ4,θ3,θ2,θ5)和(θ1，θ4，θ2，θ3，θ5)．另外,由于优化组合中的2个初相角的位置交换,曲轴各断面的扭矩幅值不会受到影响,故上述每一优化组合可以扩展出另一种组合,即每一基本方案可扩展出另一种基本方案,得到五缸泵曲柄初相角基本布置方案如表2所示．

[ 9 ] 倪孟岩. 往复泵曲柄连杆机构设计与动力特性研究[D].重庆:重庆大学,2008.

[10] 张洪生,迟明,李向荣,等. 钻井泵曲柄连杆机构的受力分析研究[J]. 石油钻探技术,2009,37(6):70-73.

ZHANG Hongsheng, CHI Ming, LI Xiangrong, et al. Mechanics analysis of crank-connecting rod in drilling pump[J]. Petroleum drilling technology, 2009, 37 (6): 70-73.(in Chinese)

从图3的结果可以看出，3组处理肌原纤维小片化指数相差不大，B组

[11] 《往复泵设计》编写组. 往复泵设计[M]. 北京:机械工业出版社,1987:227-263.

[12] 蒋发光,梁政,钟功祥,等. 多缸单作用往复泵动力端动力学研究[J].石油机械,2007,35(3):19-22.

优化课程体系 电子信息科学与技术专业的教学目标是为社会培养电子信息科学与技术创新型专业人才，课程体系应该以专业课程为基础，以创新能力培养为本位，以就业和继续深造为导向。因此，通过社会调研职位需求，咨询电子信息科学与技术专业专家，紧跟专业发展趋势，结合学校本专业的特色，从校内与校外两个方面对电子信息科学与技术专业的课程体系进行深度优化。

JIANG Faguang, LIANG Zheng, ZHONG Gongxiang, et al. Dynamic study of power end of multi cylinder single acting reciprocating pump[J]. China petroleum machinery, 2007,35(3): 19-22.(in Chinese)

具体地，如技术资料类中，新增探明储量规范的资料包括6图10表1报告。其中6图是指含油气面积图、有效厚度等值线图、油藏剖面图、地震剖面图、五年规划方案图、测井曲线数图；10表包括分析化验数据表、取心资料统计表、储层物性数据表、试油成果表、试采表、井斜数据表、储层测井解释及有效厚度成果表、新增探明储量计算表、五年规划方案指标表、投产井的开发数据表；1报告是指正式储量报告。

[13] 吕兰. 石油钻井用新型五缸泥浆泵的研发及应用[D].成都:西南交通大学,2008.

[14] 刘涛. 往复泵连杆的力学计算及有限元分析[J].机电工程技术,2016,45(7):139-141.

（1）加快企业现金流出。根据权责发生制，企业赊销所获得的收入全部记入当期收入，企业通过赊销获得了相应的经济收益，企业当期纳税义务随之产生，企业当期并没有获得现金的流入，却要帮客户垫付各项税费，这就导致了现金流出企业，应收账款的产生增加了企业的费用，企业管理这些应收账款所需要支付的成本都加快了企业现金的流出。

数据中心大部分时间都处于部分负荷条件，定速设备在非满负荷工作条件下全速运转就无法确保高能效。在使用定速设备而非变速设备的情况下，通常采用机械节流措施来限制流量，卸载部分设备，降低输出容量，使其匹配非满负荷条件下的制冷需求。机械节流措施包括：

LIU Tao. Finite element strength and modal analysis for crown block pulley of drilling rig[J]. Mechanical & electrical engineering technology, 2016,45 (7): 139-141.(in Chinese)

[15] 李文亮. 大功率往复泵动力端的设计与分析[D]. 大连:大连理工大学,2013.

广州虹科电子科技有限公司成立于1995年，公司总部位于中国广州，涉及领域包括测试测量、汽车电子、自动化、嵌入式开发工具和软件工程。同时，虹科电子是英国Pico技术公司和德国PEAK系统公司的全球最大经销商之一。凭借丰富的经验和知识，虹科电子总是能够开拓新思路，用最新的技术手段帮助用户完成解决方案，也得到了客户的一致认同。

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