Динамика виброзащитных систем нефтепромыслового оборудования с использованием эффекта квазинулевой жесткости

Основные выводы по работе

1 Разработаны виброударозащитные системы, имеющие силовые характеристики с участками квазинулевой жесткости необходимой длины и петлями гистерезиса заданной формы, полученными за счет сил сухого трения, на основе упругого элемента, перемещающегося между двумя направляющими заданной формы.

2 Исследованы нелинейные колебания полученных виброударозащитных систем, имеющих силовые характеристики с участками квазинулевой жесткости и петлями гистерезиса прямоугольной формы, полученными за счет сил сухого трения.

3 Определены параметры разработанных виброударозащитных систем, при которых происходит «проскальзывание»: при определенном отношении высоты петли гистерезиса силовой характеристики к амплитуде гармонической вынуждающей силы колебания исчезают.

4 Установлено, что при определенных параметрах полученных виброударозащитных систем, имеющих силовые характеристики с петлями гистерезиса, время затухания после удара минимально.

5 Выявлена зависимость резонансных частот виброударозащитных систем, имеющих силовые характеристики с участками квазинулевой жесткости и петлями гистерезиса прямоугольной формы, от величины участка квазинулевой жесткости.

6 Созданы теоретические основы проектирования виброзащитных систем с квазинулевой жесткостью для нефтепромыслового оборудования из различных упругих элементов (пружин, подчиняющихся закону Гука; пнемвопружин; резиновых элементов круглого сечения), расположенных под заданными углами.

7 Предложены научные принципы создания виброизоляторов погружных электроцентробежных насосов на основе последовательно соединенных тарельчатых пружин, имеющих силовые характеристики с рабочими участками требуемой малой жесткости необходимой длины.

8 Разработаны гибкие опоры быстроходных валов нефтепромыслового оборудования с квазинулевой жесткостью, что снижает их критическую скорость вращения.

9 Результаты экспериментальных исследований на лабораторных стендах подтвердили адекватность предложенных математических моделей виброударозащитных систем нефтепромыслового оборудования.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. А.с. № 1550069. Российская Федерация. Гидравлический вибратор для бурильной колонны. / А.Н. Зотов, А.С. Галеев, М.С. Габдрахимов, Б.З. Султанов; заявл. 09.06.86 №4120279/22-03; опубл. 15.03.90, Бюл. № 10.

2. А.с. № 1555469. Российская Федерация. Способ определения степени износа породоразрушающего инструмента / Е.И. Ишемгужин, В.У. Ямалиев, Б.З. Султанов, А.Н. Зотов; заявл. 29.04.88, № 4417818/31-12; опубл. 15.03.90. - 1990, Бюл. № 10.

3. А.с. 1563280. Российская федерация. Турбобур / Е.И. Ишемгужин, Б.З. Султанов, А.Н. Зотов, О.А. Заикина, В.У. Ямалиев, Д.И. Чистов; заявл. 29.10.87 № 4321638/03; опубл. 10.12.99, Бюл. №34.

4. Пат. № 2004754. Российская Федерация. Гидроударник / А.Н. Зотов, Б.З. Султанов, В.П. Жулаев; заявл. 26.11.90, № 4885356/03; опубл. 15.12.93, Бюл. № 45-46.

5. Зотов А.Н. О разгоне многомассовой виброударной системы / А.Н. Зотов, Б.З. Султанов // Актуальные проблемы фундаментальных наук: материалы Второй международной научно-техн. конференции. - М.: МГТУ, 1994. - С. - 111-114.

6. Зотов А.Н. Один интересный режим свободных колебаний цепочки масс, связанных линейными пружинами / А.Н. Зотов // Проблемы нефти и газа: материалы 3 Конгресса нефтепромышленников России. - Уфа, 2001. - С. 87-88.

7. Зотов А.Н. Моделирование удара двух однородных стержней / А.Н. Зотов // Материалы и технологии XXI века: сборник статей II Международной научно-технической конференции. - Пенза, 2004. - С. 38-39.

8. Зотов А.Н. Гаситель ударов нелинейного принципа действия / А.Н. Зотов // Материалы и технологии ХХI века: сборник статей II Международной научно-технической конференции. - Пенза, 2004. - С. 39-40.

9. Зотов А.Н. Амортизатор нелинейного принципа действия / А.Н. Зотов // Проблемы строительного комплекса России: материалы VIII международной научно-технической конференции. - Т. II, Уфа 2004. - С. 24.

10. Зотов А.Н. Нелинейный виброизолятор / А.Н. Зотов // Математическое моделирование механических явлений: материалы Всероссийской н/техн. конференции. - Екатеринбург: УГГГА, 2004. - С. 90-93.

11. Зотов А.Н. Нелинейный низкочастотный виброизолятор / А.Н. Зотов // Ашировские чтения: материалы международной научно-практической конференции. - Самара. - 23-24 октября 2004. - С. 46.

12. Зотов А.Н. Нелинейный виброизолятор / А.Н. Зотов // Международная конференция «Наука на рубеже тысячелетий», Сборник научных статей по материалам конференции. Тамбов. - 29?30 октября 2004. - С. 387-378.

13. Зотов А.Н. Нелинейный виброизолятор нового принципа действия / А.Н. Зотов // Динамика систем, механизмов и машин: материалы V Международной научно-технической конференции. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. - С. 26-28.

14. Зотов А.Н. Виброизолятoр нелинейного принципа действия / А.Н. Зотов // Механика и процессы управления. Т. 2, труды XXXIV Уральского семинара по механике и процессам управления, Екатеринбург. - 2004. - С. 435-437.

15. Зотов А.Н. Моделирование удара бойка гидроударника / А.Н. Зотов // Известия высших учебных заведений «Горный журнал». - 2004. - №5. - С. 114-118.

16. Зотов А.Н. Аккумулятор энергии нелинейного принципа действия / А.Н. Зотов // Известия высших учебных заведений «Горный журнал». - 2004. - №5. - С. 127-130.

17. Зотов А.Н., Шайбаков Д.И. Нелинейный виброизолятор с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов, Д.И. Шайбаков // Проблемы строительного комплекса России: материалы IX Международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - С. 287-288.

18. Зотов А.Н. Амортизаторы с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов // Нефтегазовое дело. - 2005. - №3. - С. 265-272.

19. Зотов А.Н. Виброизоляторы с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов // Нефтегазовое дело. - 2005. - №3. - С. 272.

20. Зотов А.Н. Виброизоляторы с квазинулевой жёсткостью / А.Н. Зотов // Научно-технический и производственный сборник статей III международной научно-технической конференции «Вибрация машин, снижение, защита». - Донецк. - 23 - 25 мая 2005. - С. 51-55.

21. Зотов А.Н. Виброизоляторы квазинулевой жёсткости / А.Н. Зотов // Материалы XXV Российская школа по проблемам науки и технологий, посвящённая 60-летию Победы. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - С. 263-265.

22. Вахитова Р.И. Механический компенсатор для снижения уровня вибрации в установках погружных электроцентробежных насосов / Р.И. Вахитова, А.Н. Зотов, К.Р. Уразаков // Нефтепромысловое дело. - М.: ОАО ВНИИОЭНГ. - 2005. - №10. - С. 34-37.

23. Зотов А.Н. Амортизаторы с квазинулевой жёсткостью / А.Н. Зотов // Вычислительная механика деформируемого твёрдого тела: труды международной научно технической конференции. В двух томах. - М.: МИИТ, 2006. - С. 180-183.

24. Зотов А.Н. Ударозащитные системы с участками квазинулевой жесткости / А.Н. Зотов // Проблемы строительного комплекса России: материалы Х Международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. - Т. 2. - С. 21-22.

25. Зотов А.Н. Виброизоляторы квазинулевой жёсткости / А.Н. Зотов // Проблемы строительного комплекса России: материалы Х Международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. - Т. 2. - С. 19?20.

26. Зотов А.Н. Виброзащитные и ударозащитные системы с участками квазинулевой жесткости / А.Н. Зотов, А.Ю. Тихонов // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы межвузовской научно-технической конференции. - Уфа. - 27 - 28 апреля 2006. - С. 158-161.

27. Зотов А.Н. Амортизатор с квазинулевой жесткостью при наличии трения для сейсмозащиты трубопровода / А.Н. Зотов // Материалы V Международной научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта». - 7 - 9 июня 2006. - С. 36-37.

28. Зотов А.Н. Ударозащитная система с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов // IX Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике: материалы съезда. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета им. Н. И. Лобачевского. - 22-28 августа 2006. - Т1. - С. 57.

29. Зотов А.Н. Impact protection system with quasi-null rigity / А.Н. Зотов, Д.Т. Ахияров, Р.Ф. Надыршин // Нефтегазовое дело. - 2006. - Т.4; 1. - С. 289.

30. Зотов А.Н. Виброзащитные и ударозащитные системы пассивного типа на базе упругих элементов с участками квазинулевой жесткости / А.Н. Зотов // Известия вузов. Сер. Машиностроение. - 2006. - № 7. - С. 10-18.

31. Зотов А.Н. Виброизоляторы с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов // Известия высших учебных заведений «Горный журнал». - 2007. - № 2. - С. 147-151.

32. Зотов А.Н. Виброзащитные и ударозащитные системы пассивного типа на базе упругих элементов с участками нулевой жесткости / А.Н. Зотов // Математическое моделирование механических явлений: материалы научно-технической конференции - Екатеринбург: Изд, УГГТУ, 2007. - С. 17-21.

33. Зотов А.Н. Impact protection system with quasi-null rigity for oilfield equipment / А.Н. Зотов, Д.Т. Ахияров, Р.Ф. Надыршин // Intellectual service for oil & gas industry analysis, solution, perspectives, proceedings, volume four, Miskolc, 2007. - С. 206-212.

34. Зотов А.Н. Системы с квазинулевой жесткостью / А.Н. Зотов // Материалы научного семинара стипендиатов программы «Михаил Ломоносов» 2006/07 года. - 2007. - С. 258-261.

35. Зотов А.Н. Моделирование виброзащитной системы / А.Н. Зотов, Д.В. Евтушенко, А.Л. Сухоносов // Материалы 58-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: УГНТУ. - 2007. - Кн. 1. - С. 23.

36. Зотов А.Н. Определение жесткости пружины виброзащитного устройства / А.Н. Зотов, Д.В. Евтушенко, А.Л. Сухоносов // Материалы 58-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: УГНТУ. - 2007. - Кн. 1. - С. 24.

37. Пат. РФ №66411 на полезную модель. Российская Федерация. Устройство для дозированной подачи химических реагентов в скважину / А.Н. Зотов, В.В. Шайдаков, Э.Ш. Имаева, О.Ю. Полетаева, В.В. Уметбаев, Г.А. Аптыкаев; заявл. 28.03.07 №2007111496/22; опубл. 10.09.07, Бюл. № 25.

38. Зотов А.Н. Амортизаторы с силовой характеристикой, имеющей участки квазинулевой жесткости при наличии трения / А.Н. Зотов, И.Е. Ишемгужин, Е.И. Ишемгужин, А.Р. Атнагулов // Нефтегазовое дело. - 2007. - Т. 5. - №1. - С. 229-233.

39. Зотов А.Н. Виброзащитные системы пассивного типа с силовыми характеристиками, имеющими петли гистерезиса прямоугольной формы / А.Н. Зотов // Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. - Курск. 2008. - С. 360-367.

40. Зотов А.Н. Критические состояния вала, опирающегося на упругие опоры с нулевой жесткостью / А.Н. Зотов // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы международной научно-технической конференции. - Уфа: Изд. УГНТУ. 2008. - Вып. 3. - С. 370-373.

41. Зотов А.Н. Возможность использования системы с нулевой жесткостью в качестве аэрофинишера / А.Н. Зотов // Международная конференция «Шестые Окуневские чтения», 23 - 27 июля 2008 г., Санкт-Петербург: материалы докладов. - Балт. Гос. Техн. ун-т - СПб., 2008. - Т.1. - С. 156-160.

42. Зотов А.Н. Systems with quasi-zero-stiffness characteristic / А.Н. Зотов // Abstracts. ENOC 2008 Sixth EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference, FINAL PROGRAM and ABSTRACTS, June 30 - July 4, Saint Petersburg, Russia, 2008 - С. 5.

43. Зотов А.Н. Systems with quasi-zero-stiffness characteristic / А.Н. Зотов // Proceedings. IPACS Open Access Electronic Library, OPEN LIBRARY, 6^th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference, ENOC 2008.

44. Ризванов Р.Г. Устройство для сейсмозащиты оборудования / Р. Г. Ризванов, М.Е. Волкова, А.Н. Зотов // Проблемы строительного комплекса России: материалы XII Международной научно-технической конференции.-Уфа: УГНТУ, 2008. - Т. 1. - С. 146-148.

45. Валеев А.Р. Перспективы использования систем с квазинулевой жесткостью на объектах транспорта и хранения нефти и газа / А.Р. Валеев, А.Н. Зотов, Г.Е. Коробков // 59-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы конференции. Уфа: УГНТУ, 2008. - С. 22.

46. Зотов А.Н. Сейсмозащита надземных магистральных трубопроводов / А.Н. Зотов, Э.Ш. Имаева, А.Ю. Тихонов // Материалы IV Межд. учеб.?науч.?практ. конф. «Трубопроводный транспорт ? 2008». ?Уфа, 2008. - С. 58-60.

47. Шайдаков В.В. Повышение надежности работы установки электроцентробежного насоса с капиллярным трубопроводом / В.В. Шайдаков, А.Н. Зотов, И.Ш. Гарифуллин, В.В. Уметбаев, Г.А. Аптыкаев // Нефтяное хозяйство. - 2008. - № 1. - С. 100-101.

48. Зотов А.Н. Колебательные процессы в системе установка электроцентробежных насосов - капиллярный трубопровод с грузом / А.Н. Зотов, В.В. Шайдаков, Э.Ш. Имаева, И.Ш. Гарифуллин, В.В. Уметбаев, Г.А. Аптыкаев // Нефтяное хозяйство. - 2008. - № 3. - С. 92-93.

49. Атнагулов А.Р. Влияние реактивного крутящего момента на усталостное разрушение сочленений УЭЦН для добычи нефти / А.Р. Атнагулов, И.Е. Ишемгужин, А.Н. Зотов, Е.И. Ишемгужин // Нефтегазовое дело. - 2008. - Т. 6; 1. - С. 129-136.

50. Carrella A. Using Nonlinear Springs to Reduce the Whirling of a Rotating Shaft. / A. Carrella, MI Friswell, A. Zotov, DJ Ewins and A. Tichonov // Mechanical Systems and Signal Processing. - 2009. - 23(7), оctober. - P. 2228-2235.

51. Зотов А.Н. Виброзащитные и ударозащитные системы, имеющие силовые характеристики с петлями прямоугольной формы / Зотов А.Н. // Математическое моделирование механических явлений: материалы научно-технической конференции. - Екатеринбург: Изд. УГНТУ, 2009. - С. 67-70.

Отдельные вопросы диссертации рассмотрены в Отчете по гранту DAAD: «Разработка виброзащитных систем с квазинулевой жесткостью. Динамическое гашение колебаний», наименование аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)”.

Размещено на Allbest.ru