發(fā)布時(shí)間：2021-01-12 02:46

　　近年來,伴隨著壓裂技術(shù)在油氣田勘探與開采中的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)壓裂設(shè)備的開發(fā)與研究得到了極大的發(fā)展,其中首要的設(shè)備即油氣田專用的壓裂車也正朝著高壓力、大功率、大排量及自動(dòng)化的方向穩(wěn)步發(fā)展。但在實(shí)際作業(yè)過程中,隨著壓裂車的功率和質(zhì)量的增大,其整車振動(dòng)問題也越來越突出。壓裂車主要由車臺(tái)設(shè)備和底盤卡車組成,車臺(tái)設(shè)備在壓裂作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生作用于底盤卡車的振動(dòng)激勵(lì),從而引起整車振動(dòng),對壓裂作業(yè)的安全和質(zhì)量造成一定的影響,這其中尤以壓裂泵最為顯著。因此,本文選取在正常作業(yè)工況下的壓裂泵振動(dòng)響應(yīng)作為主要研究的內(nèi)容,分析其作業(yè)工況下的振源激勵(lì),從而得到壓裂泵振動(dòng)響應(yīng)的主要特性,并對壓裂泵的隔振系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),以期減小壓裂泵振動(dòng)帶來的影響。本文針對較為常見的2500型壓裂車進(jìn)行了研究,根據(jù)壓裂車結(jié)構(gòu)組成和工作原理可知,在壓裂作業(yè)過程中,整車振動(dòng)主要受車臺(tái)設(shè)備（壓裂泵與車臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)）的影響,振動(dòng)激勵(lì)主要來自于壓裂泵和車臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)各自的傳動(dòng)系統(tǒng),即各缸曲柄連桿機(jī)構(gòu)的激振力。通過MATLAB編程建立了壓裂泵和車臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的激振力模型,分析了其激勵(lì)特征,為后續(xù)壓裂泵的振動(dòng)研究打下了理論基礎(chǔ)。根據(jù)集中參數(shù)法的理論... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓裂車組作業(yè)現(xiàn)場及壓裂車實(shí)體圖

學(xué)模型，研究了模型的統(tǒng)計(jì)響應(yīng)量數(shù)學(xué)計(jì)算與分析方法，對于研究多軸重型特種汽車的振動(dòng)響應(yīng)有著重要的指導(dǎo)意義[15]。陳俊杰等利用拉格朗日方程建立了1/4型車輛模型，研究了車輛振動(dòng)響應(yīng)的幅頻特性[16]。呂士寶通過建立1/4車輛雙自由度動(dòng)力學(xué)模型，對車輛剛度、阻尼等參數(shù)的隨機(jī)性響應(yīng)進(jìn)行了研究[17]。劉明春通過建立22自由度的車輛動(dòng)力學(xué)空間模型，探索了多自由度非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并借助仿真試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證[18]。因此，合理地選用汽車動(dòng)力學(xué)模型將有助于更為準(zhǔn)確地預(yù)測其振動(dòng)響應(yīng)，本文選用的是汽車動(dòng)力學(xué)空間模型，如圖1-2所示。圖1-2汽車動(dòng)力學(xué)空間模型針對集中參數(shù)的多自由度機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，對其進(jìn)行響應(yīng)分析時(shí)常采用振型疊加法、復(fù)模態(tài)法、狀態(tài)空間法、直接積分法、一階常微分方程組初值問題的數(shù)值解法及時(shí)域有限元法的六種常用時(shí)間歷程響應(yīng)分析法[19]。張樂基于狀態(tài)空間法，對多種情況下的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)微分-代數(shù)方程進(jìn)行了數(shù)值求解[20]。李樹志建立了車輛-路面耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，分別通過積分變換、模態(tài)疊加法和Newmark法對比分析了非線性車路耦合系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)[21]。劉曉明等通過建立7自由度整車運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，利用Wilson-θ方法求解了車輛經(jīng)過不平順的路橋過渡段所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)[22]。Liu等通過改進(jìn)的Newmark法和Wilson-θ方法求解多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)微分方程[23]。GopalaRao和Narayanan利用時(shí)域有限元法研究了可預(yù)見性隨機(jī)路面激勵(lì)作用下的四自由度半主動(dòng)控制的非線性遲滯懸架車輛模型的振動(dòng)響應(yīng)[24]。

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-6-響[43]。歐陽峰針對壓裂車作業(yè)時(shí)的工況復(fù)雜、振源較多、容易共振的特點(diǎn)，提出了合理的振動(dòng)測試方法，并進(jìn)行了不同檔位下其固有頻率、振動(dòng)幅值及振源特性的分析，研究了發(fā)生共振問題時(shí)的整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案[44]。王凱和張仕民研究了動(dòng)載荷作用下壓裂車車架的響應(yīng)特性，結(jié)果表明泵的激勵(lì)對壓裂車振動(dòng)影響較大[45]。這些前人的研究成果均為壓裂車振動(dòng)建模分析提供了理論上的支持與引導(dǎo)。1.2.3隔振優(yōu)化研究現(xiàn)狀隔振研究一直是針對機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)研究的重要內(nèi)容，是振動(dòng)控制的主要方法之一。隔振主要是指通過隔振裝置將振源與被保護(hù)的對象隔離開，從而減少不良振動(dòng)傳遞的影響[46-47]。可以將隔振分為積極隔振和消極隔振兩類，前者是指減小振動(dòng)設(shè)備對于周圍其他設(shè)備或者基礎(chǔ)影響的隔振措施，后者是指減小基礎(chǔ)的振動(dòng)對于機(jī)械設(shè)備影響的隔振措施，其力學(xué)模型如圖1-3所示。a)積極隔振b)消極隔振圖1-3隔振系統(tǒng)力學(xué)模型由于車臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和壓裂泵在正常工作時(shí)其內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的激振力，從而對底盤卡車性能方面造成一定的影響。因此，本文主要研究的是積極隔振。多年來，國內(nèi)外學(xué)者針對隔振優(yōu)化進(jìn)行了深入地理論分析與試驗(yàn)研究。目前對于隔振系統(tǒng)的研究主要集中在隔振元件的結(jié)構(gòu)與性能研究、隔振系統(tǒng)的參數(shù)配置與優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面。一方面，國外的研究概況。1950年，Anon和Hassison利用碰撞理論建立了6自由度隔振系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對隔振系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[48-49]。1979年，Johson


本文編號(hào)：2971985