基于Simulink與SimMenchanics解決游梁式抽油機問題

• • 題目描述
  • 模型簡化
  • 使用Simulink和SimMenchanics建模求解
  • • • 驅動信號輸入
      • 驅動器設置
      • R桿的設置
      • P桿的設置
      • C+A桿長度的設置
      • e點傳感器的設置
  • MATLAB程序整體設計
  • 實驗結果分析
  • • • 仿真動態圖
      • 示波器輸出圖

游梁式抽油機式油田采油廠最早使用、使用最廣泛的機械采油設備。本次作業將該模型簡化為曲柄搖桿機構，以MATLAB的動態仿真工具Simulink與SimMenchanics為平臺，建立模型進行運動仿真分析。

題目描述

游梁式抽油機的主要參數：（單位：mm）

名稱數據大小

曲柄半徑 R	1040.13
連桿長度 P	4202.7825
游梁后臂 C	2845.565
游梁前臂 A	4811.13
水平距離 I	3503.71
垂直距離 H-G	4202.7825
沖擊次數 n	9 r/min
減速器額定扭矩 T	73 kN.m

以曲柄R桿為原動件，其固連于鉸鏈a點上，通過鉸鏈b連接R桿和P桿，再由鉸鏈c連接P桿和C桿，C桿的連接在鉸鏈e處，最后計算g點處的移動位移、移動速度以及移動加速度。

模型簡化

以曲柄R桿為原動件，其固連于鉸鏈a點上，通過鉸鏈b連接R桿和P桿，再由鉸鏈c連接P桿和C桿，C桿的連接在鉸鏈e處，最后計算g點處的移動位移、移動速度以及移動加速度。

使用Simulink和SimMenchanics建模求解

驅動信號輸入

通過輸入角速度，再分別對其進行求導和積分，得到輸入信號角度、角加速度。在simulink中選擇相應的模塊：

驅動器設置

在模型的轉動副a處添加驅動，在Sensors&Actuators 模塊組中選擇Joint Actuator 模塊，雙擊Joint Actuator 模塊，設置圖所示，更改motion，并選擇合適的單位。

R桿的設置

在SimMenchanics選擇Body選擇該模塊，對R桿的長度進行設計，設置內容如圖所示。

P桿的設置

在SimMenchanics選擇Body選擇該模塊，對P桿的長度進行設計，設置內容如圖所示。

C+A桿長度的設置

在SimMenchanics選擇Body選擇該模塊，對C+A桿的長度進行設計，設置內容如圖所示。特別注意C+A桿需要建立三個坐標。

e點傳感器的設置

通過Joint Sensor測量鉸鏈e點的數據，得到相應的角度、角速度、角加速度。由于我們需要測量g點的位移、速度、加速度，將e點的角度、角速度、角加速度乘上A桿的長度即可近似求得g點的位移、速度、加速度。所以輸出信號需要一個增益gain，最后選擇示波器輸出相應的數據，具體設置如圖所示。

通過body sensor測量f點近近似求g點的位移、速度、加速度，具體設置如圖所示。值得一提，這種測量方法屬于近似測量g點的位移、速度、加速度的第二種方法，目的是與e點測量的數據進行近似比較，從而驗證數據的合理性。

MATLAB程序整體設計

實驗結果分析

仿真動態圖

示波器輸出圖

方法一：測量f點的位移、速度、加速度分別如下圖所示，由于f點的運動主要在X、Y軸上的變化，Z軸變化忽略，所以其位移的變化有X軸（黃色）、Y軸（紅色），速度、加速度同理。

方法二：測量e點的角度、角速度、角加速度，再對其增益A桿的長度即可求出g點的位移、速度、加速度，由于g點的運動只發生在Y軸（黃色）方向，所以輸出結果即為下圖所示。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于Simulink与SimMenchanics解决游梁式抽油机问题的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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