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、大排量及自動化的方向穩(wěn)步發(fā)展。但在實際作業(yè)過程中,隨著壓裂車的功率和質(zhì)量的增大,其整車振動問題也越來越突出。壓裂車主要由車臺設(shè)備和底盤卡車組成,車臺設(shè)備在壓裂作業(yè)時會產(chǎn)生作用于底盤卡車的振動激勵,從而引起整車振動,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,從而得到壓裂泵振動響應(yīng)的主要特性,并對壓裂泵的隔振系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計,以期減小壓裂泵振動帶來的影響。本文針對較為常見的2500型壓裂車進行了研究,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,整車振動主要受車臺設(shè)備（壓裂泵與車臺發(fā)動機）的影響,振動激勵主要來自于壓裂泵和車臺發(fā)動機各自的傳動系統(tǒng),即各缸曲柄連桿機構(gòu)的激振力。通過MATLAB編程建立了壓裂泵和車臺發(fā)動機傳動系統(tǒng)的激振力模型,分析了其激勵特征,為后續(xù)壓裂泵的振動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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓裂車組作業(yè)現(xiàn)場及壓裂車實體圖

學(xué)模型，研究了模型的統(tǒng)計響應(yīng)量數(shù)學(xué)計算與分析方法，對于研究多軸重型特種汽車的振動響應(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車輛雙自由度動力學(xué)模型，對車輛剛度、阻尼等參數(shù)的隨機性響應(yīng)進行了研究[17]。劉明春通過建立22自由度的車輛動力學(xué)空間模型，探索了多自由度非線性系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，并借助仿真試驗進行了驗證[18]。因此，合理地選用汽車動力學(xué)模型將有助于更為準確地預(yù)測其振動響應(yīng)，本文選用的是汽車動力學(xué)空間模型，如圖1-2所示。圖1-2汽車動力學(xué)空間模型針對集中參數(shù)的多自由度機械振動系統(tǒng)，對其進行響應(yīng)分析時常采用振型疊加法、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)值解法及時域有限元法的六種常用時間歷程響應(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)動力學(xué)微分-代數(shù)方程進行了數(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)的動力響應(yīng)[21]。劉曉明等通過建立7自由度整車運動動力學(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)生的振動響應(yīng)[22]。Liu等通過改進的Newmark法和Wilson-θ方法求解多自由度振動系統(tǒng)的非線性動力學(xué)微分方程[23]。GopalaRao和Narayanan利用時域有限元法研究了可預(yù)見性隨機路面激勵作用下的四自由度半主動控制的非線性遲滯懸架車輛模型的振動響應(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)時的工況復(fù)雜、振源較多、容易共振的特點，提出了合理的振動測試方法，并進行了不同檔位下其固有頻率、振動幅值及振源特性的分析，研究了發(fā)生共振問題時的整機結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案[44]。王凱和張仕民研究了動載荷作用下壓裂車車架的響應(yīng)特性，結(jié)果表明泵的激勵對壓裂車振動影響較大[45]。這些前人的研究成果均為壓裂車振動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械系統(tǒng)振動研究的重要內(nèi)容，是振動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的對象隔離開，從而減少不良振動傳遞的影響[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)的振動對于機械設(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)模型由于車臺發(fā)動機和壓裂泵在正常工作時其內(nèi)部傳動系統(tǒng)會產(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)化進行了深入地理論分析與試驗研究。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)進行了優(yōu)化設(shè)計[48-49]。1979年，Johson


本文編號：2971985