油田车载设备的抗振设计.pdf

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1、长江大学学报(自科版)2014年3月号理工上旬刊第l1卷第7JournalofYangtzeUniversity(NatSeiEdit)Mar．2014，Vo1．11No．7油田车载设备的抗振设计王延浩(四机赛瓦石油钻采设备有限公司，湖北荆州434024)[摘要]油田现场车载石油钻采设备的操作实际中，经常出现控制箱体内的硬连接线掉落、设备内部出现元器件掉线等现象，这些问题给石油钻采工作增加了许多麻烦。针对油田恶劣的振动与冲击环境对车载电子设备的危害，分析了车载电子设备的机柜、机箱等结构，从而引入二次隔振系统。通过改变隔振器的组合方式以及刚度特性，在被隔离的机械设备

2、和基础之间再插入一个弹性支承着的钢丝绳隔振器，可有效地提高系统的抗振能力。[关键词]电子设备；二次隔振；抗振能力[中图分类号]TH763．5[文献标志码]A[文章编号]1673—1409(2Ol4)07—0076—03油田现场车载石油钻采设备的操作实际中，经常出现控制箱体内的硬连接线掉落、设备内部出现元器件掉线等现象，这些问题给石油钻采工作增加了许多麻烦。发生上述问题的原因初步断定是设备运行时振动过于强烈而导致的。因此，需要从电子设备加固和隔振2个方面进行抗振设计。电子设备加固设计电子设备的加固设计应遵循层次结构和二倍频规则。一般的电子设备都有3层结构，分别是机柜

3、、插箱、插箱内的元器件。按线性系统振动理论，当下层次的一阶固有频率与上一层次的一阶固有频率的比值口不小于2时，其基础的激励力不会放大，此时可将此结构视为刚性结构，这就是倍频法则。在此情况下可保证不发生局部共振，但是实际情况中≥2很难实现，一般取≥1．5n]。1．1机柜的刚性设计机柜是设备的承载体，机架的四周立柱的刚性大小直接影响到整个机柜的强度大小。机柜的刚性大小直接影响到机柜的动态特性和整体隔振效果。增加机柜刚性的方法有很多，比较常见的是增加矩形截面立柱以减少薄壁面积的方法。1．2插箱的抗振设计插箱一般通过面板、导轨与机柜相连，导轨必须选用高强度结构，插箱底板是

4、电子设备的安装平台，条件允许的情况下增加限位措施，可减少振动面积，同时增加壁厚，可大幅度地提高抗弯刚度，有效地提高其固有频率。经过对机柜各部分连接处进行加固后，掉线情况有所好转。2隔振设计2．1试验第1次在机柜外部加装了一组底部隔振器，经过运行，出现类似的问题，尤其是PLC电路板的元器件掉线情况。、PLC、硅胶体第2次在PLC电路板增加4只硅胶体减震器，对该机柜的电路板机柜＼外壳核心部分(计算机模块)起二次隔振作用(见图1)。共检、测了5次，笔者选择其中有代表性的3次波形进行分析：：：、、底部隔振器I／、①试验1。柴油机转速750r／min，空档，测点布置见图2；

5、②试验2。柴油机转速1850r／rain，4档，测点布置见图2；图1加装硅胶体和隔振器示意图③试验3。柴油机转速1850r／min，3档，测点布置见图3。其中测点l为振动输入，测点2为振动输出。[收稿日期]2013—10—02[作者简介]王延浩(1975一)，男，工程师，现主要从事石油钻采设备研发及销售方面的工作。理工上旬刊*机械与材料工程2014年3月衰减明显。表33档、柴油机转速1850r／min的取点数据序号频率频率差输人加速度输出加速度序号频率频率差输入加速度输出加速度-2-2／Hz／Hz／m．S／m．S／Hz／HZ／m·S一／m·S12．500．2569

6、10．05134911022．50．155730．0556521512．50．192910．5173110125150．41260．07592322．57．50．118980．4360911142．517．50．265l80．0499l432．5100．520180．692781216O17．51．432340．12639547．5150．199530．0487213175150．636950．0505666517．50．228860．0676714205300．302310．10204772．57．50．170940．0362415220150．436610．O

7、2753887．5150．205160．0717516232．512．50．506890．034172．2二次隔振设计所谓的二次隔振系统即是在被隔离的机械设备和基础之间再插入一个弹性支承着的中间质量，对应于设备来看，将图1中的硅胶体换成钢丝绳隔振器。钢丝绳隔振器的刚度满足如下关系式：II式中，为PLC电路板的质量；七、七。是钢丝绳隔振器的刚度；cc，是干扰信号圆频率；为减振系数。其设计程序如下：3结语车载电子设备的隔振是个非常常见的问题，有一定的技术难度。电子设备对于振动环境的要求比较苛刻，而车载环境由于路况和车载动力设备的振动特性比较复杂，呈现多频率、大量级的特

8、征，这就要