大型刚体惯性参数识别的三线扭摆系统实验方法改进研究

精确获取汽车动力总成刚体惯性参数是发动机悬置系统设计的重要前提之一。利用三线扭摆法测量刚体单轴转动惯量精度较高的特点，基于表面固定点确定刚体方位的三点定位方法和测量6个～9个不同方位的多次测量原理，发展了一套适合于大型复杂刚体的惯性参数识别方法。关键技术有：（1）选取刚体表面三个定位点定义一个刚体随动坐标系以描述刚体方位；（2）通过测量刚体定位点至托盘表面参考点（定义一个整体坐标系）的距离，计算出定位点在整体坐标系下的坐标和两个坐标系之间的转换关系；（3）求出各组实验中在动坐标系下的刚体转轴方位和转动惯量；（4）运用最小二乘原理，求解多个转轴的最优交点得到动坐标系下的刚体质心坐标，求解由转动惯量转轴定理导出的线性方程组得到刚体惯性矩阵。实验方法中容易引起误差的环节较多，但是可以根据最小二乘原理进行逐级误差估计和控制。通过误差分析、长方体质量块实验验证和大量的汽车动力总成惯量参数识别实验，证明了该方法的实用性和可靠性。

脉冲微推力作用下的扭摆系统响应特性仿真分析

激光烧蚀冲量耦合特性是激光清除空间碎片的基础,高精度的冲量测量方法是研究冲量耦合特性的必须手段。以扭摆系统测量激光烧蚀空间碎片产生的冲量为背景,分析扭摆法测量原理,得到脉冲力作用下的扭摆系统响应方程,为测量系统设计和实验测量研究奠定基础。根据实际激光清除空间碎片过程中,激光以一定的重复频率作用空间碎片为前提,研究多脉冲力作用下的扭摆系统响应特性,得到的结论如下:在脉冲力作用下,系统响应曲线为正弦曲线,振动幅度衰减程度取决于阻尼比大小,曲线震荡幅度大小取决于脉冲力的冲量;当力的作用时间小于周期的1/8时,可认为是瞬间作用;瞬间作用时,尽管脉冲力数目不同,但总力矩相同情况下,扭摆系统响应效果基本一致;通过模型推导,系统模型误差与阻尼比、力的作用时间与系统周期比值有关。

三线扭摆系统测量刚体转动惯量试验方法改进

获取汽车零部件总成刚体转动惯量是汽车系统设计的重要前提之一。从三线扭摆法测量刚体转动惯量的原理出发,分析引起试验误差的主要因素,总结了一套更为方便、可靠的测量三线摆周期的方法。其关键技术有:(1)由加速度传感器和数据采集系统获取三线摆圆盘切向加速度的时间历程信号;(2)通过计数和频谱分析分别得到三线摆周期并进行比较分析。试验过程中容易引起误差的环节较多,通过规则体质量块试验验证和大量的汽车零部件总成转动惯量识别试验,证明这一方法的准确性和实用性。

PIPE ROCK钻柱扭摆系统应用评价

国外以斯伦贝谢公司Slider系统为代表的钻柱扭摆系统在常规滑动定向钻进时,取得了较好的减轻摩阻、克服钻进"托压"的应用效果,但国内钻柱扭摆系统仍处于试验与完善阶段。为此,从分析自主研发的PIPE ROCK钻柱扭摆系统的原理及系统构成、操作流程、使用方法、试验实钻结果等方面入手,结合与常规滑动钻进方式的技术效果比较结果,总结了该系统现场试验所取得的成果,分析了该系统的缺陷并提出了改进措施。研究结果表明:(1) L204井应用该系统前后的数据表明,扭摆钻井防托压效果明显;(2) Long016-H1井水平段共定向调整轨迹20次,使用常规滑动定向平均纯钻时效为64.3%,而使用钻柱扭摆系统的定向纯钻时效提高到83.4%,提升效果明显;(3)使用扭摆系统后,可以在钻进过程中不停钻调节定向工具面,使工具面保持长期稳定,提高了定向精准度;(4)钻柱扭摆系统目前还存在着自动化程度较低、需要人工实时调整扭矩设定值、使用效果受人员个体差异影响较大等缺点,因而有必要持续改进该系统以最终实现轨迹的智能控制。结论认为,该钻柱扭摆系统成功地解决了定向钻进托压难题,具有提高定向纯钻时效、提高定向精准度的作用,减少了定向次数和定向段长,大幅度提高了定向机械钻速和单趟钻的行程钻速,能够满足现场作业要求,具备工业化应用的条件。

基于阻尼器的扭摆系统稳定性控制方法及特性研究

基于扭摆结构的微冲量测量系统具有阻尼小的特点,在大气环境下阻尼比通常在10-4量级,导致测量过程中扭摆难以进入平衡状态,降低了冲量测量效率。通过采用电磁阻尼控制器增大系统阻尼,减小了系统进入稳定状态的时间,采用导电率更高的铜片作为阻尼器的控制对象,提高了阻尼器的控制灵敏度。通过稳定时间、幅值衰减和噪声幅值三个参数变化,量化研究了阻尼器对测量系统振动衰减特性的影响。通过实验研究了不同控制电流情况下阻尼器对三个参数的影响,得到了控制电流与稳定时间、幅值衰减、噪声幅值之间的关系,为扭摆系统稳定选取合适的控制电流大小提供了依据,提高了扭摆系统的冲量测量效率。

扭摆推力测量系统的量程设计方法

扭摆推力测量系统是推力和冲量测量与评估的常用系统,推力的量程和分辨率设计是扭摆系统设计的重要内容.通过对扭摆系统中传感器的测量范围和分辨率、振动频率和周期、横梁弯曲变形等对推力测量范围和分辨率的影响分析,建立了推力量程和分辨率的设计模型,提出了推力量程和分辨率的设计方法,为扭摆系统推力的量程分析和设计提供了依据.

扭摆技术在渤海湾定向施工提速应用可行性分析

随着石油工业发展,各种提速工艺及工具不断出现,钻井周期在持续缩短,钻井成本也在不断压缩。但在渤海湾各种常规定向井及水平井施工中,定向托压仍然是限制钻井提速的一个重要因素且未得到有效解决。在诸多缓解托压的方法中,顶驱系统扭摆钻柱运动是解决定向托压较为有效的方法。本文从扭摆技术原理、扭摆系统软硬件、扭摆技术应用效果三个方面,论证扭摆定向钻井技术在渤海湾应用提速的可行性。