[發(fā)明專利]螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置及實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111163345.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113808470A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖能齊;趙鵬;雷振;胡家梁;江金輝;陳艷杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B25/00
• 分類號(hào): G09B25/00;G09B23/40;G01M99/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

一種螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置，包括繩架，所述的繩架上穿設(shè)有一根鉆桿，鉆桿包括花鍵桿，花鍵桿上端軸連接有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，花鍵桿下端鍵連接有光桿，光桿的下部外壁上設(shè)有螺旋形成螺旋桿，螺旋桿的下端裝設(shè)有鉆頭；繩架兩側(cè)設(shè)有耳板，兩個(gè)耳板底面上分別設(shè)有一個(gè)拉力傳感器，拉力傳感器的上端與耳板底面之間固定，拉力傳感器的下端連接有拉繩，拉繩一端與拉力傳感器下端連接，另一端纏繞設(shè)置在定滑輪上，定滑輪固定設(shè)置在第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上。本新型采用上述結(jié)構(gòu)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，通過對(duì)不同地質(zhì)狀態(tài)的模擬，可檢測(cè)不同地質(zhì)狀態(tài)下所需要施加的最小外力，從而避免鉆桿的應(yīng)力集中、鉆探設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆探模擬檢測(cè)裝置，具體的是一種螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

進(jìn)行地質(zhì)鉆探作業(yè)時(shí)，尤其進(jìn)行深部地質(zhì)鉆探時(shí)，鉆桿的長細(xì)比很大，剛度小，鉆孔與鉆桿間距小，鉆桿鉆土速度快，穿越不同的地層時(shí)鉆桿受力條件較為復(fù)雜，鉆桿鉆探時(shí)引起鉆桿的劇烈振動(dòng)，并且極易導(dǎo)致鉆桿的應(yīng)力集中，使得地質(zhì)鉆探的風(fēng)險(xiǎn)提高，鉆探設(shè)備損耗，增加成本花費(fèi)，造成了不必要的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置及實(shí)驗(yàn)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，通過對(duì)不同地質(zhì)狀態(tài)的模擬，可檢測(cè)不同地質(zhì)狀態(tài)下所需要施加的最小外力，從而避免鉆桿的應(yīng)力集中、鉆探設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置，包括繩架，所述的繩架上穿設(shè)有一根鉆桿，鉆桿包括花鍵桿，花鍵桿上端軸連接有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，花鍵桿下端鍵連接有光桿，光桿的下部外壁上設(shè)有螺旋形成螺旋桿，螺旋桿的下端裝設(shè)有鉆頭；

所述的繩架兩側(cè)設(shè)有耳板，兩個(gè)耳板底面上分別設(shè)有一個(gè)拉力傳感器，拉力傳感器的上端與耳板底面之間固定，拉力傳感器的下端連接有拉繩，拉繩一端與拉力傳感器下端連接，另一端纏繞設(shè)置在定滑輪上，定滑輪固定設(shè)置在第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上。

優(yōu)選的方案中，所述的鉆桿設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架正上方，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架由多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層堆疊組成；

單個(gè)所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層為抽屜式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層的頂面開口，底面為伸縮隔板，伸縮隔板能夠由實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層的一側(cè)抽出；

所述的伸縮隔板活動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層的側(cè)壁為可拆擋板，可拆擋板通過豎向抽推實(shí)現(xiàn)拆卸安裝。

優(yōu)選的方案中，所述的拉力傳感器下端連接點(diǎn)位于定滑輪一側(cè)豎直切線的正上方，使拉繩始終保持豎直狀態(tài)。

優(yōu)選的方案中，多個(gè)所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層由上至下分別填充不同的巖層模擬體。

基于上述螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1）在不同的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層內(nèi)裝填不同的巖層模擬體，并堆疊放置多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層；

2）啟動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；

3）啟動(dòng)兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)向下拉緊并帶動(dòng)繩架下移，使鉆桿在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行鉆設(shè)模擬；

4）當(dāng)鉆設(shè)深度達(dá)到目標(biāo)層時(shí)，停止第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，記錄兩個(gè)拉力傳感器所輸出的拉力信號(hào)。

優(yōu)選的方案中，所述的步驟1）中，多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架隔層堆疊組裝完畢后，手動(dòng)抽出伸縮隔板并形成完整的巖層模擬體。

優(yōu)選的方案中，所述的繩架、定滑輪以及第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在同一機(jī)架上，繩架活動(dòng)設(shè)置在機(jī)架上且能夠在豎直方向上移動(dòng)，定滑輪與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置在機(jī)架上。

本發(fā)明所提供的一種螺桿式動(dòng)力鉆桿模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架裝置及實(shí)驗(yàn)方法，通過采用上述結(jié)構(gòu)及方法，具有以下有益效果：