连续管注入头振动特性分析.pdf
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1、:./.连续管注入头振动特性分析张启伟蒋希赟张艺豪李 兵(.成都航空职业技术学院 工程实训中心四川 成都 .四川宏华石油设备有限公司四川 成都)摘 要:为了解决连续管注入头在运行中的振动问题以某型号在用连续油管注入头集成装置为研究对象通过有限元模态分析的方法对注入头的振动特性进行研究 研究表明引发连续管注入头共振的主要因素为液压马达的振动当液压马达转速为 /时连续管注入头在 向易引起共振振动幅值为.与实际工况相吻合 通过该文研究可知在实际工作中如果出现由于注入头共振导致的振幅过大和异响等问题可以通过控制液压马达的转速或提升注入头的固有频率来降低箱体的振动关键词:连续油管注入头有限元分析模态分析
2、中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):./.:引 言注入头可为提升和注入连续管提供动力在连续管作业机中扮演十分重要的角色 近年来大量学者对注入头进行了深入的研究 段文益等对连续管注入头的驱动方式进行了优化设计 卢雷对连续油管注入头夹持系统动力学特性进行了研究 周志宏等对连续管与夹持块干涉的应力应变分析进行了研究 胡志强等对注入头夹紧系统载荷分布均匀性进行了研究 李银银等对连续管注入头与滚筒液压系统的耦合动力学进行了研究 虽然各研究者对注入头研究较多但是对注入头的振动分析却很少 由于连续管注入头的结构十分复杂且在工作过程中容易因冲击振动产生无法预料的后果因此有必要对注入头的变形与振动特
3、性进行分析笔者以某型号在用连续油管注入头集成装置为研究对象展开研究 该装置在运行过程中振动问题频发结合注入头的安装情况采用有限元软件进行建模和模态分析获得注入头在实际约束下的 应力、最大位移、固有频率以及在谐响应分析下的响应频率谱以此找到注入头振动的主要原因 注入头振动分析模型.注入头集成装置振动系统注入头集成装置振动系统主要包括液压马达、箱体、减速器、链轮、链条、夹持系统、张紧系统如图 所示图 注入头集成装置示意图 振动系统约束设置为箱体底部铰支约束 注入头工作中主要受液压马达和减速器输出轴周期性转动的激励内部产生不同形式的振动成为注入头集机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)研究与试验
4、收稿日期:作者简介:张启伟()男四川射洪县人硕士研究方向:石油天然气装备设计与仿真成装置最主要的振源 通过有限元的方法对装置进行静力学、模态、谐响应分析得出装置在正常工作时的应力、位移、各阶模态固有频率及振型 再在预应力模态分析的基础上进行谐响应分析判断装置在振源激励下是否容易发生共振.注入头载荷分析注入头主要承受的载荷包括链轮的张紧力、马达输出扭矩、减速器输出扭矩、箱体及其安装零部件的重力 链轮的张紧力来源于下链轮的张紧油缸和上链轮轴作用力根据注入头工作时的数据可知下链轮张紧液缸的作用力为 个张紧液缸的总作用力 总 液压马达重量为 转速 /最大输出扭矩为 由于有两台液压马达所以单侧链条的输出
5、扭矩为计算值的一半考虑到轴承、链传动的效率为.减速比按照 计算减速及输出扭矩 减速器重量 转速/当连续油管运动速度为 /时连续管最大提升力为 因此单个支撑孔承受的力为 则减速器输出扭矩 .注入头激励源及其激励频率注入头的激励源来自于液压马达、减速器、链轮、链条、夹持系统等的机械振动其中液压马达和减速器输出轴周期性转动为主要激励源 液压马达的转速为 /减速器经减速输出轴的转速为 /因此各主要振源的最大激振频率如表 所列其中 为转速表 注入头主要振源最大激振频率/振源最大激振频率液压马达工作的振动/减速器经减速输出轴的振动/.从表 可以看出注入头从启动到正常工作中主要振源可能产生的激励频率区间分布
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