自同步平动椭圆钻井筛工作原理及动态特性研究

摘要

本文介绍了钻井筛在固相控制系统中的作用，钻井筛的国内外研究现状和发展趋势。对比分析了普通椭圆钻井筛、直线钻井筛、圆型钻井筛、平动椭圆钻井筛的结构特点和优缺点，指出了采用齿轮箱强迫同步的平动椭圆钻井筛，其激振器的结构复杂，轴承的润滑、维护保养不方便，噪声很大等缺点。本文设计了两激振电机自同步平动椭圆钻井筛，此筛集圆型钻井筛和直线钻井筛优点于一体，克服了齿轮箱强迫同步的平动椭圆钻井筛的缺点，其结构合理、处理量大、处理效果好、输砂速度快、“筛糊”现象轻微。
　　 利用振动原理建立了双激振电机自同步平动椭圆钻井筛的动力学模型，分析了自同步条件，做了力心计算和唯一性证明，利用运动微分方程推出双激振电机自同步平动椭圆钻井筛筛箱质心的运动轨迹方程。计算机模拟出筛箱上任意点在不同条件下的运行轨迹。
　　 阐述了CAD/CAB技术的必要性和优势，利用CATIA软件对双激振电机自同步平动椭圆钻井筛进行了结构设计，构建了三维模型和零件库，同时简化处理了三维模型，为后续动态特性分析打下基础。在CATIA软件中，建立了钻井筛筛箱的有限元模型，对筛箱结构进行了固有特性和动态响应分析，计算出筛箱结构低阶固有频率和模态振型，同时对筛箱系统的动态强度进行了校核，验证了双激振电机自同步平动椭圆钻井筛结构设计的合理性和正确性，利用ADAMS软件对虚拟样机进行了运动仿真。这些方法对其他机电产品的开发具有指导意义。