Стенд для испытаний буровых станков Советский патент 1989 года по МПК E21B3/00 

СП

О 4 00 N9

315043

выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса приспособлением для освобождения троса. Узел оттяжки троса выполнен в виде разме- щенного в корпусе подпружиненного ползуна, связанного с тросом посредством замка. Представлен вариант выполнения приспособления освобождения троса. Имитация усилия на забой про-

изводится путем сжатия нижней пружины 22 через опорную пяту 20 и нижний подшипник 21 с помощью В вниз. Имитация подъема бурильной колонны производится перемещением вверх и сжатием верхней пружины 22 М 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения В. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности , в частности, к стендам для испытаний буровых станков. Цель - снижение энергозатрат и повышение надежности стенда. Стенд включает опорную раму, на которой установлен испытательный буровой станок с вращателем (В) и лебедкой. Посредством имитатора (И) бурильной колонны в виде штока 5 В соединен с И забоя. Последний включает механизм (М) 11 нагружения В тормозным моментом и М 12 для нагружения его продольным усилием. При этом М 12 нагружения В продольным усилием выполнен в виде опорной пяты 20, жестко закрепленной на штоке 5 и установленной в корпусе 13 на подшипниках 21 с возможностью взаимодействия с подпружиненными ползунами 22. Выполнен М 11 в виде установленного посредством шлицевого соединения на штоке 5 диска 14 с кулачками на наружной поверхности. На корпусе 13 вокруг диска 14 закреплены стаканы 15 с толкателями 16 и пружинами 17. Генератор максимального усилия прихвата бурильной колонны выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса с приспособлением освобождения троса. Узел оттяжки троса выполнен в виде размещенного в корпусе подпружиненного ползуна, связанного с тросом посредством замка. Представлен вариант выполнения приспособления освобождения троса.Имитация усилия на забой производится путем сжатия нижней пружины 22 через опорную пяту 20 и нижний подшипник 21 с помощью В вниз. Имитация подъема бурильной колонны производится перемещением вверх и сжатием верхней пружины 22 М 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения В. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промьппленности, в частности к стендам для испытаний буровых станков.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повьш1ение надежности стенда.

На фиг.1 изображен стенд с установленным на нем станком, общий вид; на фиг.2 - механизмы для нагружения вращателя бурового станка на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - узел оттяжки, продольный разрезj на фиг.З приспособление освобождения троса.

Стенд содержит опорную раму 1, на которую устанавливается испытательный буровой станок 2 с вращате- лем 3 и лебедкой с барабаном 4. Вращатель 3 с помощью штока 5, представляющего собой модель бурильной колонны, соединен с имитатором 6 забоя, установленным на переднем торце опор- ной рамы 1 стенда. Барабан 4 лебедки станка 2 с помощью троса 7, проходящего через приспособление 8 для освобождения троса, установленное на стойке 9 с роликом, прикрепляемой к раме 1 в районе расположения барабана 4, соединен с генератором 10 максимального усилия нрихвата бурильной колонны в виде узла оттяжки, шарнирно присоединенного к стойке 9.

Имитатор 6 забоя включает механизм 11 нагружения вращателя 3 тормозным моментом и механизм 12 нагружения его продольным усилием.

Механизм 11 содержит корпус 13, внутри которого в подшипниках установлен диск 14 с кулачками на боковой поверхности, соединенный со щтоком 5 с помощью шлицев. На корпусе 13 вокруг диска 14 закреплены стаканы 15 с толкателями 16 и пружинами 17,-поджимаемыми крышками 18.

Механизм 12 выполнен в виде установленной в корпусе опорной пяты 20,

5

5

0

5 0 5

0 5

жестко закрепленной на штоке 5 со стопорением от осевого перемещения на нем, которая опирается через упорные подшипники 21 на подпружиненные ползуны 22. Направляющий элемент 19 снабжен подшипником 23 скольжения для штока 5. Для крепления имитатора 6 забоя на раме 1 стенда корпус 13 устройства 11 снабжен лапами 24.

Генератор 10 максимального усилия прихвата бурильной колонны выполнен в виде узла оттяжки с приспособлением освобождения корпуса 25, шарнирно присоединенного к стойке 9, с ползуном 26, опираюощмся с одной стороны на пружину 27, ас другой стороны присоединенным к тросу 7 барабана 4 лебедки станка 2.

Приспособление 8 для освобождения троса содержит обойму 28, в которой усталовлены ролик стойки 9 и допол- нительньй ролик, оси которых выступают за пределы обоймы 28. Одна из осей закреплена в стойке 9 таким образом, чтобы трос 7 с барабана 4 лебедки станка 2 проходил через ее ролик, вторая ось используется для зацепления с двуплечим фиксатором 29, установленным на оси в стойке 9. Фиксатор 29 состоит из двух одинаковых частей, соединенных одна с другим, и снабжен выступом 30 для контакта с толкателем 31, установленным на тросе 7. В связи с тем, что усилия, необходимые для перемещения троса 7 в боковом направлении, будут примерно на порядок меньше в связи с малой величиной прогиба троса 7, толкатель 31 может быть выполнен в виде стяжной скобы или цанговым.

Контроль за значениями момента и продольных усилий, возникающих в имитаторах 6 и 10 может быть осуществлен с помощью соответствующих датчиков (не показаны), показания которых выведены на пульт 32. Движение обоймы 28 или крюка 29 может быть использовано для отключения двигателя (не показан) станка 2 и проверки тормоза (не показан) его лебедки.

Испытания бурового станка 2 предполагают следующие виды его нагру- жения: нагружение вращателя тормозным моментом; нагружение вращателя осевым усилием нагружение лебедки станка.

Нагружение вращателя 3 бурового станка 2 тормозным моментом производится с помощью пружинно-кулачкового механизма 11 в момент набегания кулачков диска 14 на толкатель 16,.поджимаемый пружиной 17 в стакане 15 с крьшкой 18. Механизм нагружения может быть представлен следующим образом. Для упрощения картины нагружени диск 14 может быть .представлен в виде эксцентрика, на периферии которого установлен один толкатель 16„ Сила F, действующая на диск 14 со стороны толкателя 16, в этом случае равна

F kchoSintf/2, (1) где k 1,05-1,10 - коэффициент, учитывающий инерционностьi с - коэффициент жесткости пружины, Н, м ;

hg - эксцентриситет диска 14, м tf - угол поворота диска 14, рад.

Сила по формуле (1) создает тормозной момент на щтоке 5 и передаетс через подшипники механизма 11 на силовые элементы рамы 1 стенда. Ввиду наличия зазоров в подшипниках сила F предается также и на подшипник вращателя 3 станка 2. Тормозной момент (М), возникающий на штоке 5, равен

М k. cihz sinq(.. (2)

При сбегании толкателя 16 с кулачка диска 14 вращатель 3 разгружается Силами, действующими в этом случае на диск 14 со стороны толкателя 16, в первом приближении можно пренебречь, хотя они поддерживают вращени трансмиссии станка 2, компенсируя моменты трения, инерции и др. Таким образом, на каждом обороте штока 5 к нему прикладывается переменный тормозной момент по формуле (2), который имитирует крутильные колебания бурильной колонны с частотой, равной частоте вращения штока 5. Одновременно рама 1 стенда и вращатель 3 станка 2 с такой же частотой испытывают воздействие поперечной силы по формуле (1), имитируя воздействие бурильной колонны.

Испытания вращателя 3 производятся на каждой скорости в соответствии с программой испытаний. Величины тормозного момента и поперечной силы могут регулироваться выбором колиQ чества кулачков на диске 14, толкателей 16, а также подбором и степенью затяжки пружин 17.

Механизм 11, представленный на фиг.З, за один оборот штока 5 нагру5 жает вращатель 3 тормозным моментом, а раму 1 стенда - поперечной силой 12 раз. При скорости вращения штока 5 1000 об/мин частота вибрации, передаваемой элементом конструкции

0 станка 2, составляет 200 Гц.

Нагружение вращателя 3 станКа 2 продольным усилием производится с помощью механизма 12, содержащего опорную пяту 20, установленную на

5 штоке 5 и опирающуюся через упорные подшипники 21 на подпружиненные ползуны 22. Имитация усилия на забой производится путем сжатия нижней пружины 22 через пяту 20 и нижний

0 подшипник 21 с помощью перемещения вращателя 3 вниз. Имитация подъема бурильной колонны производится перемещением вверх и сжатием верхней пружины 22 механизма 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения вращателя 3.

Испытания лебедки станка 2 включают нагружение ее максимальным усилием в соответствии с программой исп пытаний проверку работоспособности лебедки и тормоза барабана 4 при динамическом нагружении.

Нагружение лебедки станка 2 производится с помощью генератора 10

с максимального усилия прихвата, содержащего направляющий элемент 25 (стакан), шарнирно закрепленный на стойке 9, внутри которого установлен ползун 26, отжимаемый пружиной 27.

Q Ползун 26 с помощью троса 7 соединен с барабаном 4 лебедки. Нагружение лебедки производятся путем сжатия пружины 27 при перемещении ползуна 26 под воздействием усилия, развиваемого лебедкой. Разгрузка ее произ5

5

водится самостоятельно путем отключения лебедки от двигателя и постепенного ослабления тормоза барабана 4.

Имитация динамического нагружения осуществляется путем частичного ост лабления троса 7 с помощью приспособления 8, при котором за счет сил инерции, возникающих в результате разворота механизма 10 под дей(;твием пружины 27 и перемещения ползуна 26, на барабан 4 лебедки станка 2 передается через трос 7 динамический удар. Контроль за нагрузками, возникающими при испытаниях станка 2, производят по показаниям приборов на пульте 32.

Формула изобретения

«иг;

на опорных подшипниках с возможностью взаимодействия с подпружиненными ползунами опорной пяты, а механизм нагружения вращателя тормозным моментом выполнен в виде установленного посредством шлицевого соединения на штоке диска с кулачками на наружной поверхности и закрепленных по периметру рамь стаканов с подпружиненными толкателями для взаимодействия с наружной поверхностью диска, при этом генератор максимального усилия прихвата выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса с приспособлением освобождения последнего.

Фи. 3

10 25

26

Фиг.

30

Фиг.5