检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2024年第4期43卷 314-320页

作者：李欣业李兴鹏李慨张华彪陈涛河北工业大学机械工程学院天津300401 天津商业大学机械工程学院天津300134

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表... 详细信息

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小;随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大;转速增加导致扭矩和钻压下降,而进给速度增加导致扭矩和钻压上升;采用小直径钻头,低强度岩样,低刚度钻杆均有助于减小钻杆纵向振动幅值,但均导致扭转振动幅值增加。正交试验结果表明,转速对纵向振动的影响程度最大,进给速度对扭转振动的影响程度最大。试验结果与已有钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的数值仿真结果基本吻合。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动单因素试验正交试验

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钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的动力学分析

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燕山大学学报 2017年第3期41卷 240-245页

作者：韩善凯李欣业侯书军陈涛河北工业大学机械工程学院天津300130

基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动振幅和频率的影响,并进行了数值仿真验证。此外还利用数值计算仿真了工作参数和介质参数对... 详细信息

基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动振幅和频率的影响,并进行了数值仿真验证。此外还利用数值计算仿真了工作参数和介质参数对粘滑运动的影响。结果表明,转盘转速的增加会使扭转振幅增大,但是适量增大转盘转速可以有效降低钻杆粘滞时间,减弱粘滑振动现象。钻头与岩石间的摩擦系数的增大会使相对角位移增大,粘滑现象更加明显,粘滞时间变长。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动非线性动力学粘滑振动数值仿真

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钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的动力学分析

钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的动力学分析

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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：韩善凯李欣业侯书军陈涛河北工业大学机械工程学院天津 300130

基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型，结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化，利用平均法分析了纵、扭耦合振动的角频率与振幅的关系，讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动中扭转振幅与轴向振幅的影响。结果表明钻杆... 详细信息

基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型，结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化，利用平均法分析了纵、扭耦合振动的角频率与振幅的关系，讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动中扭转振幅与轴向振幅的影响。结果表明钻杆振动的振幅随转盘转速和刀头与岩石之间的摩擦系数的变化呈现极端的非线性：在某一个临界值附近，振幅的变化率差别很大。此外还利用数值计算对理论分析进行了验证。结果表明，转盘转速的增加会使扭转振幅以及钻头的角速度增大，但是适量增大转盘转速可以有效降低粘滞时间，减弱粘滑运动现象。钻头与岩石间的摩擦系数的增大会使相对角位移和钻头角速度同时增大，粘滑现象更加明显，粘滞时间变长。纵向振动的振幅和速度符合钻杆粘滑现象强弱随转盘转速以及摩擦系数的变化规律，即粘滑运动越强，对纵向振动的影响越大导致纵向振动振幅和速度变大;粘滑运动越弱，对纵向振动影响越小使得纵向振动振幅和速度减小。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动非线性动力学粘滑振动数值仿真

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钻杆纵-扭耦合非线性振动的试验研究

钻杆纵-扭耦合非线性振动的试验研究

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：李欣业李兴鹏李慨张华彪陈涛河北工业大学机械工程学院

本文提出了一种新型的模拟钻杆纵-扭耦合振动的测试系统,并基于该系统先通过单因素试验研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆纵向振动和扭转振动的影响规律,而后通过正交试验研究了以上各因素对钻杆振动的影... 详细信息

本文提出了一种新型的模拟钻杆纵-扭耦合振动的测试系统,并基于该系统先通过单因素试验研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆纵向振动和扭转振动的影响规律,而后通过正交试验研究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小。随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大,相应的钻压和扭矩也增大。钻头的直径较大时,纵向振动位移的幅值较小,但是扭转振动位移的幅值较大;钻头的直径越大,则相应的钻压和扭矩越大。相对于刚度较小的钻杆(铝质),大刚度钻杆(钢质)的纵向和扭转振动位移的幅值都较小,相应的钻压和扭矩也较小。混凝土试样的抗压强度较大时,钻杆纵向振动位移的幅值较小,但扭转振动位移的幅值较大,此时的钻压和扭矩也较大。正交实验结果表明,转速对纵向振动的影响最大,而进给速度对扭转振动的影响最大。试验结果与已有理论分析的预测结果基本吻合。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动单因素试验正交试验

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钻杆多向耦合振动及其控制研究

钻杆多向耦合振动及其控制研究

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作者：韩善凯河北工业大学

学位级别：硕士

钻杆的粘滑振动对钻削系统具有较强的破坏性,严重影响钻进效率。本文对钻杆的非线性振动进行了理论分析及数值仿真,得到了钻杆的粘滑振动特性以及参数对振动的影响情况,并针对粘滑振动进行了控制研究,主要内容如下:首先,基于转盘-钻头... 详细信息

钻杆的粘滑振动对钻削系统具有较强的破坏性,严重影响钻进效率。本文对钻杆的非线性振动进行了理论分析及数值仿真,得到了钻杆的粘滑振动特性以及参数对振动的影响情况,并针对粘滑振动进行了控制研究,主要内容如下:首先,基于转盘-钻头组成的两自由度扭转模型,在karnopp's摩擦扭矩模型的基础上对钻杆产生的粘滑振动现象进行了描述与分析,得到钻头转速为零的粘滞状态以及滑动状态时最高转速达到理想转速的2倍以上。通过理论分析以及数值仿真的验证得到了参数对粘滑振动影响情况的临界曲线,结果表明阻尼比增大会使钻杆的粘滑振动不断减弱,提高转盘转速可以有效地改善钻杆的粘滑振动,增大弹性刚度使粘滑振动的区域变小发生粘滑振动现象的机率变小。其次,基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法分析了纵、扭耦合振动的角频率与振幅的关系,讨论了主要工作参数以及外界介质参数对扭转振幅与纵向振幅的影响,此外还利用数值计算对理论分析进行了验证。结果显示,转盘转速的增加会使扭转振幅以及钻头的角速度增大,但是适量增大转盘转速可以有效降低粘滞时间,减弱粘滑振动。钻头与岩石间的摩擦系数的增大会使相对角位移和钻头角速度同时增大,粘滑现象更加明显,粘滞时间变长。纵向振动的振幅和速度符合钻杆粘滑现象强弱随转盘转速以及摩擦系数的变化规律,即粘滑振动越强,对纵向振动的影响越大导致纵向振动振幅和速度变大;粘滑振动越弱,对纵向振动影响越小使得纵向振动振幅和速度会减小。最后,针对上述所建立的钻杆扭转振动模型,对其进行滑模、PI以及滑模-PI控制研究。结果表明这三种控制方法对粘滑现象有很好的抑制作用,但滑模-PI控制效果最好。此外还对纵-扭耦合振动进行了输入扭矩、纵向钻压以及同时进行PI控制分析,总结得到同时对输入扭矩和钻压进行PI控制效果最好。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动粘滑振动滑模-PI控制 PI控制

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