平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)探究

于洪波

（大慶鉆探工程公司機(jī)械修理廠技術(shù)研發(fā)中心，黑龍江 大慶 163413）

由于近幾年平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)應(yīng)用情況越發(fā)廣泛，在平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)中結(jié)構(gòu)與安裝的實(shí)際參數(shù)，都可以對(duì)自由振動(dòng)情況造成些許影響，這種影響能夠作為平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了更加明確平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)各種參數(shù)對(duì)于自由振動(dòng)情況實(shí)際影響，以下將螺栓緊繃作為安裝方式，通過構(gòu)建出平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)模型作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，分析平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)模型中各類參數(shù)與自由振動(dòng)之間實(shí)際影響與影響程度。

1 平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)理論探究

在鉆井液振動(dòng)篩中，篩網(wǎng)屬于執(zhí)行篩除工作的關(guān)鍵部分，但也屬于振動(dòng)篩中最容易出現(xiàn)破損的部件之一。而平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)的篩除效果與篩網(wǎng)動(dòng)力特性、應(yīng)用年限等多方面息息相關(guān)，為了促使平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)應(yīng)用效果更加顯著，就需要針對(duì)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)原理、主要結(jié)構(gòu)以及各類參數(shù)展開探究，但實(shí)際上，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)也屬于較為關(guān)鍵的探究重點(diǎn)。目前，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)研究，基本上都是20世紀(jì)末的相關(guān)研究，其中大部分研究對(duì)象都是單層、勾邊以及普通疊層這種篩網(wǎng)，這幾種篩網(wǎng)基本都是通過不銹鋼絲編制而來，但不銹鋼絲自身的實(shí)際剛度較低，這就會(huì)促使真?zhèn)€篩網(wǎng)較為柔軟，橡膠支撐與篩網(wǎng)之間剪力與彎矩也會(huì)因此較小。近幾年，我國開始增加科技研發(fā)力度，如今最常用的篩網(wǎng)已經(jīng)是平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)，這種篩網(wǎng)是在金屬板之中黏連兩層或三層不銹鋼，實(shí)際剛度遠(yuǎn)比以上提到的幾種篩網(wǎng)更高，但由于需要重新考量剪力與彎矩對(duì)于自由振動(dòng)頻率實(shí)際影響，以往對(duì)這方面的研究內(nèi)容就顯得有些不夠充實(shí)。目前，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)方面的相關(guān)研究較為稀少，也沒有較明確的研究模式，因此，以下便將平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)剛度大這種特點(diǎn)作為基礎(chǔ)，進(jìn)一步探究安裝與結(jié)構(gòu)兩種參數(shù)對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率實(shí)際影響。

2 平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)構(gòu)建模型

為了確定平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)參數(shù)對(duì)自由振動(dòng)的實(shí)際影響，以下通過螺栓緊繃這種方式，構(gòu)建出平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)基礎(chǔ)模型，模型詳情如圖1所示。

圖1 平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)模型詳情圖

在以上圖1之中，1代表篩網(wǎng)；2代表橡膠支撐；3代表螺栓緊繃結(jié)構(gòu)；4代表篩箱。通過這種方式就能構(gòu)建出平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)簡化模型，但由于橡膠支撐在開展篩除工作中，基本只會(huì)出現(xiàn)彈性較小的變形情況，因此，在簡易模型中便可將橡膠支撐作為線性支撐。

3 平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)模型探究

根據(jù)以上簡易模型，任意挑選隨意型號(hào)的平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)，其中篩網(wǎng)實(shí)際長度為1052mm、實(shí)際寬度為700mm、實(shí)際厚度為5mm、實(shí)際密度為7852kg/mm3、彈性為20MPa。那么，通過以上螺栓繃緊方式所構(gòu)建的平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)模型中，就應(yīng)該具備九個(gè)橡膠支撐，在兩個(gè)橡膠支撐之間實(shí)際跨度完全相同，支撐剛度約為46000N/m左右。在針對(duì)模型數(shù)據(jù)展開分析時(shí)，分別在平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)寬度中選取三個(gè)方向，以及螺栓的預(yù)緊力為50kN時(shí)，這四個(gè)階段確定平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)固定頻率。詳情如以下表1所示：

表1 平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)四個(gè)階段固定頻率詳細(xì)表

由于本文研究重點(diǎn)為平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)，以下便針對(duì)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)安裝與結(jié)構(gòu)這兩方面的參數(shù)變動(dòng)，可能對(duì)于自由振動(dòng)的實(shí)際影響展開探究。

3.1 單參數(shù)變動(dòng)對(duì)于篩網(wǎng)振動(dòng)影響

在確定平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)具備九個(gè)橡膠支撐，且支撐剛度為46000N/m左右以后，當(dāng)螺栓的預(yù)緊力有所不同時(shí)，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響也會(huì)各不相同，在螺栓的預(yù)緊力持續(xù)增加時(shí)，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率會(huì)隨之增加，并屬于一種遞進(jìn)狀態(tài)持續(xù)增加，由此可知，螺栓的預(yù)緊力對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響情況較為嚴(yán)重，但由于在以上將平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)分為四個(gè)階段，當(dāng)篩網(wǎng)處于第一階段時(shí)自由振動(dòng)頻率約為220Hz左右，這比正常的鉆井液振動(dòng)篩自由振動(dòng)頻率還高，因此，不會(huì)出現(xiàn)共振情況。雖然以上已經(jīng)確定平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)橡膠支撐數(shù)量，但實(shí)際上在剛開始構(gòu)建模型時(shí)，隨著橡膠支撐數(shù)量增加，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率也開始隨之增加，由此可知，橡膠支撐數(shù)量對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率也會(huì)產(chǎn)生一定影響，當(dāng)橡膠支撐數(shù)量增加為相應(yīng)數(shù)值后，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率也會(huì)隨之處于恒定狀態(tài)，這種情況下，對(duì)于自由振動(dòng)頻率基本沒有任何影響。此外，在剛開始安裝橡膠支撐時(shí)，在模型中橡膠支撐剛度幾乎為0，這時(shí)便可當(dāng)作模型中不存在橡膠支撐，但隨著橡膠支撐數(shù)量安裝的同時(shí)，橡膠支撐剛度也在隨之增加，當(dāng)橡膠支撐剛度小于或等于10000N/m時(shí)，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率基本沒有任何變化，但隨著橡膠支撐剛度增加到40000N/m之上時(shí)，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率也開始有所提升，由此可知，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率會(huì)隨著橡膠支撐剛度而增加。

3.2 雙參數(shù)變動(dòng)對(duì)于篩網(wǎng)振動(dòng)影響

在確定平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)具備九個(gè)橡膠支撐，且支撐剛度為46000N/m左右以后，當(dāng)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)中安裝的橡膠支撐數(shù)量與剛度有所不同時(shí)，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響會(huì)完全不同，在橡膠支撐彈簧剛度較低時(shí)，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響并不是十分明顯，隨著后續(xù)橡膠支撐彈簧剛度增加后，對(duì)于自由振動(dòng)頻率影響就會(huì)越發(fā)明顯。當(dāng)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)中安裝的橡膠支撐剛度與螺栓的預(yù)緊力有所不同時(shí)，螺栓的預(yù)緊力對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響，不會(huì)因橡膠支撐剛度高低出現(xiàn)明顯變化，但如果橡膠支撐剛度開始增加時(shí)，螺栓的預(yù)緊力對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響反倒會(huì)下降。除此之外，當(dāng)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)中安裝的橡膠支撐彈簧剛度與螺栓的預(yù)緊力有所不同時(shí)，如果橡膠支撐數(shù)量開始出現(xiàn)變動(dòng)的同時(shí)，螺栓的預(yù)緊力無論出現(xiàn)增加變動(dòng)還是下降變動(dòng)，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)自由振動(dòng)頻率影響情況基本不會(huì)出現(xiàn)任何變動(dòng)，但可能會(huì)隨著不同階段而出現(xiàn)遞增情況。

4 結(jié)語

綜上所述，螺栓的實(shí)際預(yù)緊力可以對(duì)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)固定頻率起到遞增效果，在固定頻率有所增加時(shí)，螺栓預(yù)緊力的影響效果會(huì)更大。當(dāng)橡膠的支撐數(shù)量降低時(shí)，平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)所受影響會(huì)更大，但如果橡膠的支撐數(shù)量有所增加時(shí)，卻不會(huì)對(duì)平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)固定頻率造成較大影響，但如果橡膠的支撐剛度為10000N/m之內(nèi)，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)幾乎沒有任何影響，如果橡膠的支撐剛度增加到10000N/m之上時(shí)，對(duì)于平板式鉆井液疊層篩網(wǎng)影響就會(huì)越發(fā)明顯。