铰接可控震源侧倾稳定性及抗侧滚扭杆防翻机构研究

发布时间：2020-07-03 03:44

【摘要】：铰接可控震源作为一种高效的石油物探装备,凭借其地震信号激发可控、勘探过程绿色环保,野外作业越野能力强等优点,现已成为油气勘探领域的重要装备。然而铰接型可控震源受到自身结构特点的制约,在行驶过程中侧向稳定性较差,容易发生侧翻事故,严重影响震源车的勘探效率,造成巨大的经济损失,危机发生时会威胁到工作人员生命安全。现阶段,可控震源车的侧翻安全保护的措施主要分为两类:①配备驾驶室被动保护装置,②安装防翻预警系统,通过监控车体各项运动参数对比所事先设定的警报阈值发出警报,提醒驾驶人员安全驾驶。但是两种方法对铰接型可控震源整车的稳定性并无提升作用。因此,为了提高铰接震源车稳定性,减少该类型工程车辆倾翻事故的发生,保护工作人员生命安全,本文以动力学理论分析作为参考依据,以抗侧滚扭杆作为防翻机构,开展了铰接可控震源车侧倾稳定性分析与防翻机构技术研究。主要研究内容与成果如下:(1)开展了铰接可控震源侧倾稳定性研究。以KZ28-AS型震源车为研究对象,以横向载荷转移率(LTR)的数值作为确定整车在行驶过程中的侧翻稳定性评价指标,建立了 5自由度的拉格朗日方程组,以可变步长BDF算法求解拉格朗日方程组的数值解,分析了坡度角、转向速度、行驶速度对侧翻稳定性影响规律,通过极差分析法得出三种因素重要度次序为:坡度角转向速度行驶速度。(2)开展了抗侧滚扭杆防翻机构方案结构设计。建立了基于Adams/car模板的含抗侧滚扭杆的KZ28-AS虚拟样机模型。利用Adams-MATLAB联合仿真分析了扭杆刚度在1.00～2.50MN·m/rad之间变化时,震源车在平地转向,蛇形转向,斜坡转向,道路突变四种危险路况行驶过程中侧倾稳定性变化规律,确定了扭杆刚度取值应为1.50MN·m/rad。以此为前提,根据KZ28-AS可利用的空间安装尺寸,完成了抗侧滚扭防翻机构结构设计。(3)开展了抗侧滚扭杆有限元安全分析。利用有限元软件,开展了扭杆弹簧有效长度和预装角度变化对扭杆弹簧受力变化影响的对比分析以及疲劳分析。结果表明,增加扭杆弹簧有效长度,可以提高车体运动的垂向动能转换为扭杆弹簧扭转势能的转换率。扭杆弹簧受到最大VonMises应力为878.7MPa,小于许用应力900MPa的要求。根据实际需要,预装角度在10°～25°之间变化对扭杆弹簧受力变化影响不大,在满足空间布局条件下均可满足设计要求,利用ANSYS Workbench软件对抗侧滚扭杆进行疲劳寿命预测,其使用寿命、损伤分布以及安全系数均符合设计要求。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.4

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本文编号：2739132