[發明專利]井下軸承振動實驗裝置

有效

• 申請號: 201710810793.7
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107505136B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 王瑜;孫健越;王志喬;張凱;周琴;鄧守層;凌雪;劉寶林;夏柏如
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 宋林清

本發明公開了一種井下軸承振動實驗裝置，包括振動臺、旋轉輸出臺、鉆桿、軸承支撐筒、支撐滑臺、支撐滑臺夾具和振動臺夾具，所述振動臺夾具設置在振動臺臺面上，支撐滑臺夾具設置在支撐滑臺臺面上；所述鉆桿一端通過振動臺夾具固定在振動臺臺面上，另一端穿過支撐滑合夾具與軸承支撐筒連接。本發明井下軸承振動實驗裝置可實現井下旋轉振動作業環境的模擬，包括動力馬達上部激振源、軸承組內外圈的相對運動、孔底作業面模擬，具有提供旋轉、模擬孔底摩擦切削、傳遞振動的功能，可為孔底工具振動測試提供模擬條件，用于測試井下軸承的振動特性，為軸承組及底部鉆具組合的優化設計提供參考依據。

技術領域

本發明涉及一種鉆探與鉆井工具實驗領域，尤其涉及一種井下軸承振動實驗裝置。

背景技術

軸承是孔下動力鉆具的關鍵部件之一，鉆進時其承受著旋轉摩擦、振動、沖擊等惡劣工況，容易造成軸承失效，軸承的可靠性和壽命已經成為制約孔下動力鉆具發展的重點所在。由于國外的技術封鎖，對于井下軸承我國尚無成套規范，對其工藝性能了解不夠全面，其具體性能與參數仍有待摸索確定，亟需從多方面摸索吃透其性能特點與使用條件范圍。

振動作為動力鉆具作業過程中的關鍵狀態已得到研究學者的關注，在振動對于螺紋、鉆頭切削片失效的影響的研究上已得到一定進展，但振動對軸承失效的影響仍有待研究。目前，在振動方面的研究普遍還保持在鉆具整體的尺度上來進行分析，沒有單獨針對動力鉆具軸承振動特性進行分析。

發明內容

針對上述現有技術中的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種能夠模擬井下軸承振動的實驗裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種井下軸承振動實驗裝置，包括振動臺、旋轉輸出臺、鉆桿、軸承支撐筒、支撐滑臺、支撐滑臺夾具和振動臺夾具，所述振動臺夾具設置在振動臺臺面上，支撐滑臺夾具設置在支撐滑臺臺面上；所述軸承支撐筒包括聯軸器、旋轉外筒、多根扭矩傳遞螺栓、軸承、軸承組固定筒、鉆頭、支撐軸、鉆頭變徑套和轉換接頭；所述旋轉外筒一端連接軸承端蓋，所述聯軸器連接在軸承端蓋上，旋轉外筒靠近軸承端蓋的一端筒腔為巖樣腔，在巖樣腔的腔壁上沿周向開一圈螺紋孔，對應每個螺紋孔匹配一根緊固巖樣螺栓；所述鉆頭設置在旋轉外筒內，鉆頭端部朝向巖樣腔；所述軸承組固定筒設置在旋轉外筒的另一端，所述軸承設置在軸承組固定筒內，軸承的外圈與軸承組固定筒固定支撐，內圈固定套在支撐軸上，支撐軸一端通過鉆頭變徑套與鉆頭連接，另一端與轉換接頭固定連接；多根扭矩傳遞螺栓在旋轉外筒對應軸承組固定筒的位置沿旋轉外筒徑向插入旋轉外筒，扭矩傳遞螺栓的端部抵住軸承組固定筒；所述鉆桿一端通過振動臺夾具固定在振動臺臺面上，另一端穿過支撐滑臺夾具與轉換接頭連接。

優選地，所述振動臺夾具包括底座、鉆桿接頭、調整動塊和調整壓塊，所述調整動塊的一面固定安裝鉆桿接頭，與其相對的一面具有斜面；底座上設置有擋塊，所述調整動塊放置在底座上，調整動塊的斜面朝向擋塊設置；所述調整壓塊的一面與擋塊滑動配合，另一面加工有與調整動塊斜面滑動配合的斜槽；在調整壓塊的頂面開兩個鍵孔，兩個鍵孔分別位于斜槽的兩側，在每個鍵孔內設置有固定螺栓，固定螺栓底端與底座固定連接，凸出鍵孔的螺桿上螺紋連接調節螺母；調整動塊的兩側也設置有固定螺栓，所述固定螺栓的另一端穿過所述擋塊，穿過擋塊的一端螺紋連接調節螺母。

優選地，所述支撐滑臺夾具包括底座、夾板和墊塊；所述底座通過螺栓固定安裝在支撐滑臺臺面上，所述墊塊放置在兩塊夾板中間形成一夾持結構，所述夾持結構放置在底座上，在夾持架構的四周均設置有擋塊進行限位。

優選地，軸承組固定筒的外壁上銑出多道鍵槽，所述鍵槽數量與扭矩傳遞螺栓數量對應，所述鍵槽的走向與軸承組固定筒的軸向相同。

優選地，所述旋轉外筒對應設置有扭矩傳遞螺栓的位置均焊接六角開槽螺母，所述扭矩傳遞螺栓旋入六角開槽螺母后插入至旋轉外筒內。