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活塞可以用不同的方法驅(qū)動(dòng)，例如可用壓縮機(jī)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)，也可以用其他流體(如高壓蒸 汽、壓縮空氣、高壓液體等) 推動(dòng)。

這里以圖示的應(yīng)用最為普遍的曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的泵和壓縮機(jī)為例，說(shuō)明其工作原理。

缸體上裝有流體進(jìn)氣閥和排出閥。由曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的活塞向右側(cè)(軸 側(cè)) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，排出閥處在關(guān)閉狀態(tài),吸入閥自動(dòng)打開(kāi)將流體吸入缸內(nèi);

當(dāng)活塞向左側(cè)(蓋 側(cè)) 移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)流體壓力升高，吸人閥處在關(guān)閉狀態(tài)，排出閥則在缸內(nèi)流體壓力高于排出 閥后的壓力時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，流體通過(guò)排出閥排出。

這樣，缸內(nèi)流體從開(kāi)始吸人到排出，完成了 個(gè)工作循環(huán)，被送到排出管路中去。隨著曲柄OA 的旋轉(zhuǎn)，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)周而復(fù)始地進(jìn)行，往復(fù)活寨機(jī)構(gòu)就不斷地把低壓流體壓送到高壓區(qū)域。

在往復(fù)泵的工程領(lǐng)域，通常把壓送流體的液體缸、活塞(柱寨)、吸入閥和排出閥等部 件組成的系統(tǒng)稱為液力端; 把曲軸、連桿、十字頭等部件組成的系統(tǒng)稱為傳動(dòng)端。

1.活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的位移x 與曲柄轉(zhuǎn)角0的關(guān)系

通常取坐標(biāo)系的位置與方向所示，設(shè)r 為曲柄半徑。

當(dāng)工=0時(shí)，活塞所處的位置稱為外止點(diǎn); x =2r 時(shí)，活塞所處的位置稱為內(nèi)止點(diǎn)。

內(nèi)外止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程，用s表示，顯然有s =2r。

按照?qǐng)D所示的幾何關(guān)系，B點(diǎn)的位移(即活塞的位移) x 為P連桿擺角，它是連桿桿體中心線與氣缸中心線的夾角。

由于p是0的函數(shù)，故活塞位移x 可表示為式中h一一曲柄連桿比，A =r/L。

如果把式中按二項(xiàng)式定理展開(kāi)成級(jí)數(shù)，略去級(jí)數(shù)中的平方項(xiàng)以后的高次。

2.活塞速度和加速度

將式(13) 對(duì)時(shí)間t求- 一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，可得到活塞運(yùn)動(dòng)速度UP 和加速度 w一曲軸旋轉(zhuǎn)角速度(1/s)。

一般認(rèn)為往復(fù)式泵和壓縮機(jī)中曲軸的旋轉(zhuǎn)是等速的， 式中故有w= mn/30,m 為曲軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)。

式(1-3) 相對(duì)于式(1-2),位移x的最大誤差發(fā)生在0: 90時(shí)，當(dāng)h=1/5時(shí)，誤差為 1%; 當(dāng)入=1/4時(shí)，誤差為2%;

3.往復(fù)式泵和壓縮機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性

在往復(fù)式泵和壓縮機(jī)的工作過(guò)程中，其作用力的類(lèi)型、力的作用方式、作用力變化的規(guī) 律基本上都是相同的。

兩類(lèi)機(jī)器的往復(fù)慣性力、往復(fù)慣性力矩、旋轉(zhuǎn)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力矩 以及曲軸轉(zhuǎn)矩分析方法和平衡手段都是完全一樣的。