Стенд для испытаний буровых станков

Стенд для испытаний буровых станков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 Е 21 В 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0NIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР (2 1) 4230778/23-03 (22) 15.04.87 (46) 30.08.89. Бюл. Ф 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки Всесоюзного производственного объединения "Союзгеотехника" (72) И.Д.Чернышев, Н.А.Бачманов, М.Н.Рябинов, С.Г.Волосюк и Н.Н.Пярн (53) 622.807(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1244297, кл. E 21 В 3/00, 1985.

Методика и техника разведки, Сб.

Л.: ОНТИ, 1977, В 110, с. 47. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БУРОВЫХ

СТАНКОВ (57) Изобретение относится к горной проьыпленности, в частности к стендам для испытаний буровых станков.

Цель - сникение энергозатрат и повышение надекности стенда. Стенд вклю„„SU„„1504320 . А1

2 чает опорную раму, на которой установлен испытательный буровой станок с вращаталем (В) и лебедкой. Посредством имитатора (И) бурильной колонны в виде штока 5 В соединен с И забоя. Последний включает механизм (М)

11 нагру кения В тормозным моментом и М12 нагрукения его продольным усилием. При этом М 12 нагру кения В продольным усилием выполнен в виде опорной пяты 20, шестко закрепленной на штоке 5 и установленной в корпусе 13 на подшипниках 21 с воэмокностью 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

1504320 выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса приспособлением для освобождения троса. Узел оттяжки троса выполнен в виде раэме- 5 щенного в корпусе подпружиненного полэуна, 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 M 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения В, 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной 15 промышленности, в частности к стендам для испытаний буровых станков.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение 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.3— разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — узел

25 оттяжки, продольный разрез; на фиг.5— приспособление освобождения троса.

Стенд содержит опорную раму 1, на которую устанавливается испытательный буровой станок 2 с вращателем 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- 35 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 40 раме 1 в районе расположения барабана 4, соединен с генератором 10 максимального усилия ирихвата бурильной колонны в виде узла оттяжки, шарнирно присоединенного к стойке 9. 45

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

Механизм 11 содержит корпус внутри которого в подшипниках установлен диск 14 с кулачками на боковой поверхности, соединенный со штоком 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, жестко закрепленной на штоке 5 со стопорением от осевого перемещения на нем, которая опирается через упорные подшипники 21 на подпружиненные полэуны 22. Направляющий элемент 19 снабжен подшипником 23 скольжения для штока 5. Для крепления имитатора Ь 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 полэуном 26, опирающимся с одной стороны на пружину 27, а с другой стороны присоединенным к тросу 7 барабана 4 лебедки станка 2.

Приспособление 8 для освобождения троса содержит обойму 28, в которой установлены ролик стойки 9 и дополнительный 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 иэ 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 стяжкой скобы или цанговым.

Контроль эа значениями момента и продольных усилий, возникающих в имитаторах 6 и 1О может быть осуществлен с помощью соответствующих датчиков (не показаны), показания которых вы5 150 ведены 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 нагружения: 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 крышкой 18. Механизм нагружения может быть представлен следующим образом. Для упрощения картины нагружения 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 = k c h sin(g/2, (1) где k = 1,05-1,10 — коэффициент, учитывающий инерционность> с — коэффициент жесткости пружины, Н,м, h — эксцентриситет диска 14, м, — угол поворота диска 14, рад.

Сила по формуле (1) создает тормозной момент на штоке 5 и передается 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 ° с h sing sin q /2. (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 вращение 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 испыты4320

30 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 ис40 пытаний проверку работоспособности лебедки и тормоза барабана 4 при динамическом нагружении.

Нагружение лебедки станка 2 производится с помощью генератора 10

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

Ползун 26 с помощью троса 7 соединен с барабаном 4 лебедки. Нагружение лебедки производится путем сжатия пружины 27 при перемещении ползуна

26 под воздействием усилия, развиваемого лебедкой. Разгрузка ее производится самостоятельно путем отключения лебедки от двигателя и постепенного ослабления тормоза барабана 4.

20 вают 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 количества кулачков на диске 14, толкателей 16, а также подбором и степенью затяжки пружин 17.

Механизм 11, представленный на фиг.3, за один оборот штока 5 нагружает 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 станка 2, составляет 200 Гц.

Нагружение вращателя 3 станка 2 продольным усилием производится с помощью механизма 12, содержащего опорную пяту 20, установленную на 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 подшипник 21 с помощью перемещения

1504320

Имитация динамического нагружения осуществляется путем частичного ост лабления троса 7 с помощью приспособления 8, при котором за счет сил инерции, возникающих в результате

5 разворота механизма 10 под действием пружины 27 и перемещения ползуна 26, на барабан 4 лебедки станка 2 передается через трос 7 динамический 10 удар. Контроль э а нагрузками, возникающими при испытаниях станка 2, производят по показаниям приборов на пульте 32.

Формула изобретения

1. Стенд для испытаний буровых станков, включающий опорную раму, имитатор бурильной колонны в виде штока, имитатор забоя, содержащий механизм нагружения вращателя продольным усилием, механизм нагружения вращателя тормозным моментом, имитатор прихвата бурильной колонны, содержа- 25 щий установленную на раме стойку с роликом под трос лебедки и генератор максимального усилия прихвата, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повыше- 30 ния надежности стенда, механизм нагружения вращателя продольным усилием выполнен в виде жестко закрепленной на штоке и установленной в корпусе на опорных подшипниках с воэможностью 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 рамы 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.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что узел оттяжки троса выполнен в виде размещенного в корпусе подпружиненного полэуна, связанного с тросом посредством замка.

3. Стенд по п.1, о т л и ч а ю— щ и и С я тем, что приспособление освобождения троса выполнено в виде шарнирно закрепленного на оси ролика стойки рычага с дополнительным роликом под трос и шарнирно связанного с рамой двуплечего фиксатора, одно плечо которого установлено с возможностью взаимодействия с осью дополнительного ролика, а другое — с толкателем, закрепленным на тросе.

1504320

Составитель М.Неснова

Техред А.Кравчук Корректор Т,Малец

Редактор Л.Веселовская

Заказ 5224/32 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ-СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101