Динамика виброзащитных систем нефтепромыслового оборудования с использованием эффекта квазинулевой жесткости

• Автор: Зотов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.13, 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 351 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Виброударозащитные системы с квазинулевой жесткостью (СКЖ) и системы, имеющие силовые характеристики с петлями гистерезиса

1.1 Существующие системы с квазинулевой жесткостью

1.2 Системы, имеющие силовые характеристики с петлями 25 гистерезиса.

1.3 Сравнение колебаний систем с различными силовыми 30 характеристиками

Выводы по 1-й главе

2 Получение систем, имеющих силовые характеристики с участками 43 квазинулевой жесткости и петлями гистерезиса
2.1 Системы с квазинулевой жесткостью, состоящие из двух пар 43 упругих элементов, наклоненных под определенными углами

2.2 Системы с квазинулевой жесткостью, состоящие из

последовательно соединенных тарельчатых пружин
2.3 Критические состояния вала, опирающегося на гибкие опоры с ква- 65 зинулевой жесткостью
2.4 Упругие системы, состоящие из упругого элемента, перемещающегося между двумя направляющими заданной формы 71 перпендикулярно их оси
2.5 Получение силовых характеристик с петлями гистерезиса
Выводы по 2-й главе
3 Исследование нелинейных колебаний виброударозащитных систем с 97 участками квазинулевой жесткости
3.1 Исследование нелинейных колебаний систем, имеющих силовые 97 характеристики с петлями гистерезиса

3.2 Исследование нелинейных колебаний систем, имеющих силовые характеристики с участками квазинулевой жесткости и петлями 116 гистерезиса.
Выводы по 3-й главе
4 Использование систем с квазинулевой жесткостью (СКЖ) для 136 снижения вибрации УЭЦН
4.1 Существующие способы уменьшения вибрации УЭЦН
4.2 Использование пакета последовательно соединенных тарельчатых 143 пружин с заданной малой жесткостью для подвески УЭЦН
4.3 Амплитудно-частотная характеристика системы «УЭЦН- 169 капиллярный трубопровод» с грузом
4.4 Динамическое гашение колебаний УЭЦН
4.5 Виброизоляторы для системы «УЭЦН-капиллярный трубопровод» 180 Выводы по 4-й главе
5 Экспериментальные исследования систем, имеющих силовые 184 характеристики с участками квазинулевой жесткости
5.1 Стенд для исследования системы, состоящей из двух наклоненных упругих элементов и имеющей силовую характеристику с участком 184 квазинулевой жесткости
5.2 Стенд для исследования системы, состоящей из упругого элемента, перемещающегося между двумя направляющими перпендикулярно их 187 оси
Выводы по 5-й главе
6 Виброизоляторы с квазинулевой жесткостью для наземного 194 нефтепромыслового оборудования
Основные выводы и защищаемые положения
Литература
Приложение 1. Разработка виброзащитных систем, состоящих из 241 тарельчатых пружин (отчет по проекту: «Разработка виброзащитных систем с квазинулевой жесткостью. Динамическое гашение колебаний»)

Приложение 2. Фрагмент программы 1 в пакете «Wolfram Mathematica 277 6.0» с результатами работы
Приложение 3. Фрагмент программы 2 в пакете «Wolfram Mathematica 279 6.0» с результатами работы
Приложение 4. Фрагмент программы 3 в пакете «Wolfram Mathematica 280 6.0» с результатами работы
Приложение 5. Фрагмент программы 4 в пакете «Wolfram Mathematica 281 6.0» с результатами работы
Приложение 6. Фрагмент программы 5 в пакете «Wolfram Mathematica 283 6.0» с результатами работы
Приложение 7. Фрагмент программы 6 в пакете «Wolfram Mathematica 286 6.0» с результатами работы
Приложение 8. Фрагмент программы 7 в пакете «Wolfram Mathematica 288 6.0» с результатами работы
Приложение 9. Фрагмент программы 8 в пакете «Wolfram Mathematica 290 6.0» с результатами работы
Приложение 10. Фрагмент программы 9 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы
Приложение 11. Фрагмент программы 10 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы
Приложение 12. Фрагмент программы 11 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы
Приложение 13. Фрагмент программы 12 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы
Приложение 14. Методика подбора тарельчатых пружин для подвески 299 УЭЦН
Приложение 15. Программа определения формы направляющих для 347 стенда в пакете «Wolfram Mathematica 6.0»
Приложение 16. Фрагмент программы 13 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы
Приложение 17. Фрагмент программы 14 в пакете «Wolfram
Mathematica 6.0» с результатами работы

где Т’о - амплитуда гармонической вынуждающей силы; к - СО2 • Щ ;
т - масса колеблющегося тела; р - частота вынуждающей силы;
(О - собственная частота колебаний;
Ы. - сила сухого трения;
К / Ро <71 / 4 (дискриминант должен быть больше нуля).
Рассмотрим колебания УЭЦН (т=638 кг) в трех случаях, представленных на рисунке 1.23 — 1) объект массой т подвешен на пружине, коэффициент жесткости которой равен С1 =750 77/ (малая жесткость); 2) УЭЦН подвешена
на пружине, коэффициент жесткости которой равен с2 =406250 77/^ (большая жесткость); 3) УЭЦН подвешена на виброизоляторе, имеющем силовую характеристику в виде петли гистерезиса (рисунок 1.23, К - сила сухого трения). Кроме того, должно выполняться условие > 4 • 7? / 71 _
Пусть для данного примера: Н0 = 850 Н . На рисунке 1.25 представлены амплитудно-частотные характеристики УЭЦН при коэффициентах
С1 ~ % и °2 = 406250 77/ _ р|3 этих зависимосхей видно, что виброизо-
лятор с малой жесткостью (коэффициент жесткости: с, а) предпочтительнее для защиты от вибрационного воздействия - его работа эффективна, начиная с
частоты вынуждающей силы «4с1 (рисунок 1.25). Для случая б (коэффициент жесткости сг ) виброизолятор эффективен, начиная с частоты вынуждающей силы «100 с 1 (отношение частоты вынуждающей силы к собственной частоте должно быть больше четырех [192]).