可调负载钻杆扭转振动实验台制造技术

本发明专利技术涉及可调负载钻杆扭转振动实验台，属于钻杆性能测试领域，该实验台由机械传动装置和无线扭振测试装置组成。机械传动装置包括电动机、左联轴器、左连接杆、被测试钻杆、右连接杆、右联轴器和加载装置。无线扭振测试装置包括扭矩测量采集模块和光电转速测量采集模块，扭矩测量采集模块包括应变片、扭矩信号无线发射器和扭矩信号无线接收传输器，光电转速测量采集模块包括反光标签、光电转速传感器和转速信号采集器。本实验台可以模拟实际负载变化情况，通过无线扭振测试装置对各种类型钻杆的扭转振动特性进行测试，测试精度高、结构简单、操作方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
可调负载钻杆扭转振动实验台
本专利技术涉及钻杆性能测试领域，具体涉及一种对钻杆扭转振动进行监测与性能分析的装置。
技术介绍
煤矿在进行探水、注水、探排瓦斯、卸放压力孔、巷道帮锚杆孔等钻孔施工时，需要使用大量的钻杆，钻杆的质量影响着钻孔的钻进效率、成孔率和生产成本。煤矿井下钻孔施工使用的钻杆结构上看起来比较简单，但它承受着较为复杂的外力作用，钻杆在钻进过程中易发生疲劳断裂，发生粘滑振动引起掉钻头现象。因此，钻杆是钻探施工的一个重要组件，钻杆的可靠性对钻探施工效率与施工安全均有重大的影响。然而煤矿井下工况条件恶劣，操作面积小，研究钻杆的振动特性难以实现，钻杆扭转振动测试实验台，对于改进钻杆结构，提高钻杆的使用性能，延长钻杆的使用寿命具有重要的理论意义和工程价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过现有的技术手段，提出一种对矿井钻孔钻杆的扭转振动进行监测与性能分析的装置。本专利技术通过以下技术方案来实现：可调负载钻杆扭转振动实验台，其特征在于：它包括机械传动装置和无线扭振测试装置。机械传动装置包括电动机、左联轴器、左连接杆、被测试钻杆、右连接杆、右联轴器和加载装置。电动机通过左联轴器与左连接杆的左端连接，左连接杆的右端与被测试钻杆的左端连接，被测试钻杆的右端与右连接杆的左端连接，右连接杆的右端通过右联轴器与磁粉制动器连接。无线扭振测试装置包括扭矩测量采集模块和光电转速测量采集模块，光电转速测量采集模块包括反光标签、光电转速传感器和转速信号采集器，反光标签贴在钻杆的杆身上，光电转速传感器一端连接转速信号采集器，转速信号采集器通过USB线连接在计算机上。扭矩测量采集模块包括应变片、扭矩信号无线发射器和扭矩信号无线接收传输器，粘贴在钻杆杆身上的应变片通过导线连接在扭矩信号无线发射器上，扭矩信号无线发射器采集的应变片信号通过扭矩信号无线接收传输器无线传输到计算机中。所述的扭振测量中的被测试钻杆可以是螺旋钻杆、外平钻杆和肋骨钻杆等各种类型的钻杆。所述的左连接杆和右连接杆可根据被测试钻杆左、右端头的不同连接要求加工出不同的连接形式，将左、右连接杆和被测试钻杆通过螺纹连接、四方连接等各种形式联接起来。所述的扭矩传感器应变片可以根据测试需要，粘贴在钻杆杆身的任意位置上，使测量数据更加精确。所述的磁粉制动器能根据钻杆的实际工况，通过改变电流大小，模拟施加相应的交变载荷。附图说明图1为本专利技术的可调负载钻杆扭转振动实验台结构示意图。图2为本专利技术所测试的某型螺旋钻杆左连接杆示意图。图3为本专利技术所测试的某型外平钻杆左连接杆示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如图1~3所示，本专利技术可调负载钻杆扭转振动实验台由机械传动装置和无线扭振测试装置组成。电动机1通过联轴器2和左连接杆3，驱使钻杆4转动起来，磁粉制动器7通过施加交变载荷，通过联轴器6和右连接杆5传递到钻杆4上，钻杆4可以是外平钻杆、肋骨钻杆和螺旋钻杆等各种类型的钻杆。扭振监测装置包括光电转速测量采集模块和扭矩测量采集模块。光电转速测量采集模块由光电转速传感器11、反光标签8和转速信号采集器12组成，将反光标签8均匀的贴在钻杆4上，可根据转速的快慢和轴径的大小来判断反光标签的稀疏，实际工况时，随着钻杆4的旋转，光电传感器11发射出激光射线到反光标签8上，再反射回传感器11，转速信号采集器12将采集的转速信号通过USB线13传输到计算机14中，计算机14对信号进行实时监测和分析。扭矩监测装置由应变片10、扭矩信号无线发射器9和扭矩信号无线接收传输器15组成，应变片10贴在钻杆4的杆身上，应变片10再通过导线连接到扭矩信号无线发射器9上，扭矩信号无线发射器9通过胶带绑扎在钻杆4上，钻杆旋转时，钻杆另一端会受到交变制动作用力，钻杆会发生形变，扭矩信号无线发射器9采集的应变片10的信号通过扭矩信号无线接收传输器15将形变信号传输到计算机14上，计算机14再对采集的扭矩信号进行监测和分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
可调负载钻杆扭转振动实验台，其特征在于：它包括机械传动装置和无线扭振测试装置；机械传动装置包括电动机（1）、左联轴器（2）、左连接杆（3）、被测试钻杆（4）、右连接杆（5）、右联轴器（6）和加载装置（7）；电动机（1）通过左联轴器（2）与左连接杆（3）的左端连接，左连接杆（3）的右端与被测试钻杆（4）的左端连接，被测试钻杆（4）的右端与右连接杆（5）的左端连接，右连接杆（5）的右端通过右联轴器（6）与磁粉制动器（7）连接；无线扭振测试装置包括扭矩测量采集模块和光电转速测量采集模块，光电转速测量采集模块包括反光标签、光电转速传感器和转速信号采集器，反光标签（8）贴在钻杆（4）的杆身上，光电转速传感器（11）一端连接转速信号采集器（12），转速信号采集器（12）通过USB线（13）连接在计算机（14）上；扭矩测量采集模块包括应变片（10）、扭矩信号无线发射器（9）和扭矩信号无线接收传输器（15），粘贴在钻杆（4）杆身上的应变片（10）通过导线连接在扭矩信号无线发射器（9）上，扭矩信号无线发射器（9）采集的应变片（10）信号通过扭矩信号无线接收传输器（15）无线传输到计算机（14）中。

【技术特征摘要】
1.可调负载钻杆扭转振动实验台，其特征在于：它包括机械传动装置和无线扭振测试装置；机械传动装置包括电动机（1）、左联轴器（2）、左连接杆（3）、被测试钻杆（4）、右连接杆（5）、右联轴器（6）和加载装置（7）；电动机（1）通过左联轴器（2）与左连接杆（3）的左端连接，左连接杆（3）的右端与被测试钻杆（4）的左端连接，被测试钻杆（4）的右端与右连接杆（5）的左端连接，右连接杆（5）的右端通过右联轴器（6）与磁粉制动器（7）连接；无线扭振测试装置包括扭矩测量采集模块和光电转速测量采集模块，光电转速测量采集模块包括反光标签、光电转速传感器和转速信号采集器，反光标签（8）贴在钻杆（4）的杆身上，光电转速传感器（11）一端连接转速信号采集器（12），转速信号采集器（12）通过USB线（13）连接在计算机（14）上；扭矩测量采集模块包括应变片（10）、扭矩信号无线发射器（9）和扭矩信号无线接收传输器（15），粘贴在钻杆（4）杆身上的应变片（10）通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓明，张强强，罗晨旭，刘瑜，李佳良，王世峰，陈德拓，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41