共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置，该旋转驱动装置包括：主轴、第一马达、传动机构、第一超越离合器、用于检测所述主轴转速和扭矩的第一传感器，所述第一马达通过传动机构、第一传感器驱动所述主轴转动；中心轴、第二马达、第二超越离合器，用于检测所述中心轴转速和扭矩的第二传感器，所述第二马达通过所述第二超越离合器、第二传感器驱动所述中心轴旋转；当所述第二马达输出转速大于所述主轴转速时，所述第二超越离合器结合，所述第一超越离合器解脱，所述第二马达带动所述中心轴相对所述主轴转动，启动振动机构。本实用新型专利技术具备驱动共振破岩机具旋转、给进和振动等功能，能较佳地满足共振破岩试验的需求。

Resonance Rock Breaking Test Bench, Drilling Tool Driving Device and Rotary Driving Device

The utility model discloses a resonance rock breaking test bench, a drilling tool driving device and a rotary driving device. The rotary driving device comprises a spindle, a first motor, a transmission mechanism, a first overrunning clutch, a first sensor for detecting the speed and torque of the spindle, and the first motor drives the spindle to rotate through a transmission mechanism and a first sensor. A motor, a second overrunning clutch, and a second sensor for detecting the speed and torque of the center shaft. The second motor drives the center shaft to rotate through the second overrunning clutch and the second sensor. When the output speed of the second motor is greater than the spindle speed, the second overrunning clutch is combined, the first overrunning clutch is detached, and the second motor is detached. The center shaft is driven to rotate relative to the main shaft to start the vibration mechanism. The utility model has the functions of driving the rotary, feeding and vibration of the resonance rock breaker, and can better meet the requirements of the resonance rock breaking test.

【技术实现步骤摘要】
共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置
本技术涉及石油行业中钻井设备
，特别涉及一种共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置。
技术介绍
共振破岩是一种先进的前沿钻井技术，能够通过调整激振频率使钻头与被钻岩石之间形成共振，加速裂纹扩展，提高冲击系统破岩效率和对不同地层的自适应性。共振使冲击能量集中在钻头上，因此可以在较低钻压和冲击能的条件下实现高效破岩，与其他旋冲钻井工具相比具有独特的技术优势。共振破岩是一种非常复杂的非线性动态过程，影响因素众多，研究开发难度很大。为突破关键核心技术壁垒，除了理论分析，更需要进行大量的试验验证。目前可用于破岩技术研究的试验台种类繁多，每个试验台一般都具备驱动钻具给进和旋转功能，提供破岩所需的钻压和切削扭矩，并测量钻压、钻速、转速和扭矩等参数。共振破岩试验除了需具备以上功能外，还需根据此项技术和所用钻具的特点，配置具备特定试验功能的设备、工具和检测仪器等。如适用于驱动共振破岩钻具运动的装置，用于实时传输钻头振频、振幅和加速度等检测参数的机构等。但是，现有的试验台结构和功能还无法满足共振破岩试验的需求。本专利提出了一种共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置，用于填补现有技术的空白，开展共振破岩技术及机具试验研究。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置，能够克服现有技术的缺陷，具备驱动共振破岩机具旋转、给进和振动等功能，能较佳地满足共振破岩试验的需求。本技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种旋转驱动装置，其包括：主轴、第一马达、传动机构、第一超越离合器、用于检测所述主轴转速和扭矩的第一传感器，所述第一马达通过传动机构、第一传感器驱动所述主轴转动；中心轴、第二马达、第二超越离合器，用于检测所述中心轴转速和扭矩的第二传感器，所述第二马达通过所述第二超越离合器、第二传感器驱动所述中心轴旋转；当所述主轴转速大于所述第二马达输出转速时，所述第一超越离合器结合，所述第二超越离合器解脱，所述主轴带动中心轴同步转动；当所述第二马达输出转速大于所述主轴转速时，所述第二超越离合器结合，所述第一超越离合器解脱，所述第二马达带动所述中心轴相对所述主轴转动，启动振动机构。在一个优选的实施方式中，所述传动机构包括：所述第一马达连接的联轴器，以及设置在所述第一传感器与所述主轴之间的齿轮机构，当所述第一马达启动时，其依次通过所述联轴器、第一传感器、齿轮机构传输给所述主轴转动力。在一个优选的实施方式中，所述齿轮机构包括：齿轮箱、通过轴承与所述齿轮箱转动连接的小齿轮和大齿轮，其中，所述大齿轮与所述主轴固定连接。在一个优选的实施方式中，所述主轴包括：第一圆锥滚子轴承、推力滚子轴承、圆柱滚子轴承，所述主轴在所述第一圆锥滚子轴承和所述推力滚子轴承之间的部位与所述大齿轮固定连接。在一个优选的实施方式中，所述齿轮箱上与所述大齿轮相正对的位置设置有第一端盖，所述主轴呈中空的圆管状，其具有相对的前端和后端，所述主轴与所述第一端盖之间形成有环空通道，且所述第一端盖的两侧通过密封件将所述环空通道密封，所述主轴上在与所述环空通道相对的位置设置有侧孔，所述第一端盖上设置有进水口，所述进水口、环空通道、侧孔依次连通。在一个优选的实施方式中，所述主轴的前端伸出所述第一端盖，用于和传动接头连接，在所述传动接头与所述第一端盖之间的主轴外还设置有过孔滑环。在一个优选的实施方式中，所述主轴设置有中心孔，所述中心孔自所述前端至所述后端依次包括：第一中心孔段、第二中心孔段和第三中心孔段，所述第二中心孔段与所述中心轴之间通过密封件密封连接。在一个优选的实施方式中，所述齿轮箱上与所述第一端盖相对的另一侧设置有第二端盖，所述中心轴设置在所述主轴内，所述中心轴与所述主轴的第三中心孔段之间设置有第二圆锥滚子轴承和第三圆锥滚子轴承，所述中心轴由安装在所述第三中心孔内的第二圆锥滚子轴承和第三圆锥滚子轴承支撑，并通过所述第一超越离合器和压盖与所述主轴连接。一种包含上述任一所述的旋转驱动装置钻具驱动装置，其还包括：加压装置、测试机构以及试验架，其中，所述加压装置包括：加压油缸、活塞杆、测力传感器和位移/速度传感器；所述试验架包括：设置有导轨的底座支架、与所述导轨相匹配的滑动底座。一种共振破岩试验台，其包括上述任一所述的旋转驱动装置。本技术的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置，设置的中心轴能够相对所述主轴转动，使用时通过先启动低速第一马达带动钻头在非振动条件下旋转破岩，此时中心轴随主轴旋转，无相对转动；进一步的，启动第二马达驱动中心轴相对主轴旋转，此时将激发振动，钻头在振动条件下旋转破岩。也就是说，本申请所提供的共振破岩试验台、钻具驱动装置及旋转驱动装置，其中旋转驱动装置通过调整转速能够控制共振频率，激发共振破岩钻具振动，满足共振破岩的试验要求。进一步的，包含该旋转驱动装置的钻具驱动装置，具备驱动共振破岩机具旋转、给进和振动等功能，以便于实时获取钻压、钻速、转速、扭矩以及钻头振动等各项参数。现在技术中，常用的钻具驱动装置只具备简单的通过主轴驱动钻具旋转功能，没有中心轴驱动机构，不能激发共振破岩钻具振动。本申请通过设置主轴和中心轴双驱动结构，除了具备驱动钻具旋转功能，还能根据试验需求控制共振破岩钻具振动，而且主轴和中心轴之间的相对运动可以自动切换，控制简单可靠。参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明图1是本申请第一实施方式中一种共振破岩试验台旋转驱动装置的剖视图；图2是本申请第一实施方式中一种共振破岩试验台旋转驱动装置中主轴的剖视图；图3是本申请第一实施方式中一种共振破岩试验台钻具驱动装置的结构示意图；图4是申请第一实施方式中一种共振破岩试验台钻具驱动装置的俯视图。附图标记说明：1-旋转驱动装置；2-加压装置；3-导轨；4-底座支架；5-传动接头；6-过孔滑环；7-第一端盖；8-进水口；9-环空通道；10-第一圆锥滚子轴承；11-第二圆锥滚子轴承；12-推力滚子轴承；13-第三圆锥滚子轴承；14-圆柱滚子轴承；15-第一超越离合器；16-压盖；17-第二端盖；18-第一传感器；19-第一安装板；20-第二超越离合器；21-第二安装板；22-第二马达；23-连接杆；24-加载板；25-滑动底座；26-中心轴；27-主轴；28-第一旋转密封；29-第二旋转密封；30-第三旋转密封；31-大齿轮；32-第三端盖；33-第四圆锥滚子轴承；34-小齿轮；35-齿轮箱；36-第五圆锥滚子轴承；37-第三安装板；38-第二传感器；39-联轴器；40-第四安装板；41-第一马达；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转驱动装置，其特征在于，包括：主轴、第一马达、传动机构、第一超越离合器、用于检测所述主轴转速和扭矩的第一传感器，所述第一马达通过传动机构、第一传感器驱动所述主轴转动；中心轴、第二马达、第二超越离合器，用于检测所述中心轴转速和扭矩的第二传感器，所述第二马达通过所述第二超越离合器、第二传感器驱动所述中心轴旋转；当所述主轴转速大于所述第二马达输出转速时，所述第一超越离合器结合，所述第二超越离合器解脱，所述主轴带动中心轴同步转动；当所述第二马达输出转速大于所述主轴转速时，所述第二超越离合器结合，所述第一超越离合器解脱，所述第二马达带动所述中心轴相对所述主轴转动，启动振动机构。

【技术特征摘要】
1.一种旋转驱动装置，其特征在于，包括：主轴、第一马达、传动机构、第一超越离合器、用于检测所述主轴转速和扭矩的第一传感器，所述第一马达通过传动机构、第一传感器驱动所述主轴转动；中心轴、第二马达、第二超越离合器，用于检测所述中心轴转速和扭矩的第二传感器，所述第二马达通过所述第二超越离合器、第二传感器驱动所述中心轴旋转；当所述主轴转速大于所述第二马达输出转速时，所述第一超越离合器结合，所述第二超越离合器解脱，所述主轴带动中心轴同步转动；当所述第二马达输出转速大于所述主轴转速时，所述第二超越离合器结合，所述第一超越离合器解脱，所述第二马达带动所述中心轴相对所述主轴转动，启动振动机构。2.如权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于，所述传动机构包括：所述第一马达连接的联轴器，以及设置在所述第一传感器与所述主轴之间的齿轮机构，当所述第一马达启动时，其依次通过所述联轴器、第一传感器、齿轮机构传输给所述主轴转动力。3.如权利要求2所述的旋转驱动装置，其特征在于，所述齿轮机构包括：齿轮箱、通过轴承与所述齿轮箱转动连接的小齿轮和大齿轮，其中，所述大齿轮与所述主轴固定连接。4.如权利要求3所述的旋转驱动装置，其特征在于，所述主轴包括：第一圆锥滚子轴承、推力滚子轴承、圆柱滚子轴承，所述主轴在所述第一圆锥滚子轴承和所述推力滚子轴承之间的部位与所述大齿轮固定连接。5.如权利要求4所述的旋转驱动装置，其特征在于，所述齿轮箱上与所述大齿轮相正对的位置设置有第一端盖，所述主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志坚，汪海阁，梁国红，邵强，纪国栋，王军，范应璞，肖建秋，张晔，朱英杰，耿莉，卢静，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11