翟學(xué)偉 姜有云 梅軍華 胡興峰

摘要：隨著現(xiàn)代油田機(jī)械制造技術(shù)的不斷改善，振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在油田制造工藝層面上有了重點(diǎn)改善。其中在激振力大小、激振頻率和激振時(shí)間上有了重新的劃分，使其激振頻率與固有頻率的誤差在允許條件下，實(shí)現(xiàn)最大限度的降低殘余應(yīng)力，保證油田機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性。筆者在此進(jìn)行了詳細(xì)分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)時(shí)效； 機(jī)械制造； 油田工藝； 激振頻率

引言

原有油田在機(jī)械制造加工工藝過程中存有一定的弊端因素，其中在加工工藝流程中工件轉(zhuǎn)子與表層結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦，使其產(chǎn)生大量的熱量。但在現(xiàn)有工藝技術(shù)中，改善了原有的制造流程，確保了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

1.振動(dòng)時(shí)效應(yīng)運(yùn)行原理

振動(dòng)時(shí)效應(yīng)的運(yùn)行原理是依據(jù)循環(huán)負(fù)載效應(yīng)使工件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)力，從而降低了工件內(nèi)部的轉(zhuǎn)子運(yùn)行速度，確保其結(jié)構(gòu)的完整性。在油田機(jī)械零部件加工過程中，零件對(duì)應(yīng)力的降低，從而提升了工件的熱效應(yīng)，減少工件與設(shè)備表層的磨損程度。通過時(shí)效應(yīng)運(yùn)行機(jī)制能夠減少熱量10%，原有機(jī)械生產(chǎn)加工工藝采用的是數(shù)控車床，利用的是機(jī)電一體化制造原理，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪，提高轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，鉆頭便在手提桿的作用下，深入澆筑的鋼件中。如圖1所示為石油機(jī)電設(shè)備制作工藝剖面解析圖，其中主機(jī)的作用是提供電能，帶動(dòng)主機(jī)內(nèi)的終端設(shè)備，轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)速率為3000min/rad，允許通過的額定電流為49A，額定電壓為380V。激振器是振動(dòng)時(shí)效應(yīng)技術(shù)的運(yùn)載部分，其中在激振頻率和激振力都有一定的選取范圍。振動(dòng)時(shí)效在保證機(jī)械部件工作的過程中減少殘余應(yīng)力，將金屬工件重新恢復(fù)至原有軌跡。金屬工件在運(yùn)載過程中會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位結(jié)構(gòu)，增大了與卡具摩擦范圍，使其出現(xiàn)微小的變形，卡具在圖中起到固定支撐物的作用，當(dāng)操作設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于主機(jī)終端設(shè)備的偏離，造成其他附屬設(shè)備原有軌跡的偏離，但在卡具的作用下，能夠穩(wěn)定其他工件設(shè)施。屏蔽電纜起的作用是防止傳輸?shù)碾娦盘?hào)失真，原有通信系統(tǒng)中由于電纜設(shè)施沒有保護(hù)層，導(dǎo)致傳輸?shù)碾娦盘?hào)發(fā)生失真的現(xiàn)象。膠墊和拾振器都是減少振動(dòng)的頻率，較少設(shè)備在工作運(yùn)行中的損耗。

圖1 石油機(jī)電設(shè)備制作工藝剖面解析圖

2.振動(dòng)時(shí)效應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)

振動(dòng)時(shí)效應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)包括：激振力的大小、激振的頻率、激振的時(shí)間。激振力指的是在回轉(zhuǎn)過程中由于不平衡質(zhì)量的介質(zhì)，在外加條件下產(chǎn)生具有周期性的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)都具有固有的振動(dòng)頻率，當(dāng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)外加頻率超過固有頻率時(shí)，便會(huì)增大設(shè)備在制作工藝過程中的損耗。例如：石油機(jī)械制造設(shè)備的固有頻率為50000Hz，但在生產(chǎn)附屬工件時(shí)，由于工件工藝的復(fù)雜性，導(dǎo)致在加工過程中石油機(jī)械設(shè)備的額定頻率超過50000Hz，使其達(dá)到了72000Hz，這便會(huì)在一定程度上加大對(duì)生產(chǎn)制造設(shè)備的損耗。激振力的作用便猶如附加在機(jī)電設(shè)備中的外加電源，提供設(shè)備所需要的原動(dòng)力。經(jīng)過有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：在油田機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，外加的動(dòng)應(yīng)力越大，則對(duì)殘余應(yīng)力的減少程度就越大，所以沒有足夠的激振力便不能在有效時(shí)間內(nèi)減少殘余應(yīng)力。激振頻率是在油田機(jī)械制造工藝過程中產(chǎn)生的共振頻率，這種共振頻率是在激振力滿足一定的條件下所產(chǎn)生的，主要是減少殘余效應(yīng)產(chǎn)生的振動(dòng)。共振頻率是指外加頻率與固有頻率達(dá)到一致性，如表1所示，外加頻率與固有頻率差值所引起的百分比，當(dāng)外加頻率接近固有頻率時(shí)，產(chǎn)生的負(fù)荷效應(yīng)才能滿足設(shè)備在運(yùn)行過程中的動(dòng)應(yīng)力。激振時(shí)間是指在外加激振力的作用下，殘余應(yīng)力由高到低轉(zhuǎn)變的過程，此過程需要進(jìn)行一段時(shí)間過渡，這段時(shí)間差便為激振等效時(shí)間段。油田制造機(jī)械設(shè)備在加工過程中，由于殘余應(yīng)力前期較高，在激振力的作用下便能中和殘余應(yīng)力，使其降低等效值，保證機(jī)械設(shè)備處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

3.在油田機(jī)械中的應(yīng)用

通過對(duì)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)改造，在油田機(jī)械制造工藝中已取得了明顯的成效。其中在激振力的大小、激振的頻率、激振的時(shí)間上都做出了相應(yīng)的調(diào)整，通過對(duì)遼河油田傳動(dòng)底座設(shè)備的改良處理，取得了理想效果：遼河油田傳動(dòng)設(shè)備高4米、寬16米、長(zhǎng)71米，在激振頻率調(diào)整范圍內(nèi)確定了兩個(gè)固定頻點(diǎn)3500和5900，其中在第一個(gè)頻點(diǎn)的加速度大小為2.5m/s?，第二個(gè)頻點(diǎn)的加速度大小為3m/s?。開啟激振器時(shí)將設(shè)備運(yùn)行頻率迅速調(diào)整至第一個(gè)頻點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，主要是防止設(shè)備出現(xiàn)高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在運(yùn)行條件理想的情況下，再將運(yùn)行頻率調(diào)整至第二個(gè)頻點(diǎn)，這樣才能使激振力產(chǎn)生的頻率與設(shè)備的固有頻率最接近，減少殘余應(yīng)力的負(fù)載。油田機(jī)械設(shè)備在制造工藝過程中，場(chǎng)外的振動(dòng)力也有了明顯的改善，原有激振器產(chǎn)生的振動(dòng)力在2000N，改變了激振器在運(yùn)行過程中的軌跡，造成在工件處理上達(dá)不到理想狀態(tài)。而現(xiàn)有激振器將偏心檔改為二檔，便能在原有振動(dòng)力的作用下，使運(yùn)行軌跡處于原有位置。這種模式的整改，在一定程度上改善了原有油田機(jī)械制造的加工工藝，確保了工件設(shè)施在運(yùn)行過程中的安全性。

4.結(jié)語

通過對(duì)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在油田機(jī)械制造過程中的應(yīng)用分析，使得對(duì)該技術(shù)有了重新的認(rèn)知。解決了原有油田機(jī)械在制造工藝中存有的弊端因素，為油田機(jī)械工藝提供的發(fā)展前景。

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