The invention relates to an experimental device for simulating temperature coupling wear of PDC teeth loads, which consists of a motor, a hydraulic power source, a lower support frame, a left hydraulic cylinder, a left guide loading block, a micro power end, a left guide column, an upper support frame, a PDC tooth transverse mechanism, a right guide column, a right guide loading block, a temperature measuring and controlling mechanism, and a right hydraulic pressure. The invention overcomes the limitation of single reciprocating or circumferential movement of traditional friction and wear experimental device, realizes the compound movement of PDC teeth in circumferential, transverse and longitudinal directions through the comprehensive action of PDC tooth transverse movement mechanism, rock rotation mechanism and hydraulic pressure, and at the same time realizes the compound movement of PDC teeth in circumferential, transverse and longitudinal directions. Through monitoring and controlling the temperature of PDC cutter tooth body, the temperature of PDC tooth body can be directly adjusted, which is more accurate and reliable than the traditional environmental temperature control. The invention can realize the experimental study of PDC tooth wear performance under the coupling action of different tooth body temperature and load.
【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟PDC齿载荷温度耦合磨损的实验装置
本专利技术涉及一种用于模拟PDC齿载荷温度耦合磨损的实验装置，属于机械磨损实验装置领域。
技术介绍
PDC钻头是石油天然气、地热、煤炭等钻井领域中重要的破岩工具，其基于钻压低、钻速高等优点，在油气钻井市场的份额逐步扩大。目前，PDC钻头在世界油气钻井市场的份额已达80％，占世界钻井总进尺比例的90％以上，已成为石油钻井领域中的主力钻头，对钻井提速和钻井技术发展起到了巨大的推动作用。然而，当钻遇高温复杂硬地层时，由于温度和载荷的耦合作用使PDC齿磨损严重，降低了钻头寿命和钻井效率，制约了PDC钻头的发展。而目前，国内外学者缺乏温度与载荷耦合下的PDC齿磨损研究，配套实验装置更是未见报道。此外，传统的摩擦磨损实验装置有三点不足：一是其只能控制环境温度，不能控制PDC齿齿体温度；二是金属与岩石对磨产生的碎屑是金属与金属对磨产生碎屑的数倍之多，传统的摩擦磨损实验装置难以处理对磨过程中产生的大量岩屑；三是传统摩擦磨损实验装置仅是单一的往复运动或圆周运动，而基于岩石会被大量磨损的特点，需要切削齿进行复合运动。因此，急需研发一种用...
【技术保护点】
1.一种用于模拟PDC齿载荷温度耦合磨损的实验装置，其特征在于，该装置包括电机(1)、液压动力源(2)、下支撑架(3)、左液压缸(4)、左导向加载块(5)、微型动力端(6)、左导向柱(7)、上支撑架(8)、PDC齿横移机构(9)、右导向柱(10)、右导向加载块(11)、温度测控机构(12)、右液压缸(13)、岩石旋转机构(14)、排屑装置(15)、减速箱(16)；所述PDC齿横移机构(9)由横向导向柱(17)、PDC齿夹具(18)、丝杠(19)和PDC刀具齿(20)构成；所述温度控制机构(12)由加热丝(21)、水冷管(22)、红外线温度测试仪(23)组成；所述岩石旋转机构...
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟PDC齿载荷温度耦合磨损的实验装置，其特征在于，该装置包括电机(1)、液压动力源(2)、下支撑架(3)、左液压缸(4)、左导向加载块(5)、微型动力端(6)、左导向柱(7)、上支撑架(8)、PDC齿横移机构(9)、右导向柱(10)、右导向加载块(11)、温度测控机构(12)、右液压缸(13)、岩石旋转机构(14)、排屑装置(15)、减速箱(16)；所述PDC齿横移机构(9)由横向导向柱(17)、PDC齿夹具(18)、丝杠(19)和PDC刀具齿(20)构成；所述温度控制机构(12)由加热丝(21)、水冷管(22)、红外线温度测试仪(23)组成；所述岩石旋转机构(14)由岩石夹具(24)、固定底盘(25)、推力球轴承(26)和垫块(27)组成；所述排屑装置(15)由集水槽(28)、排屑管(29)，固定座(30)和环形槽(31)组成。2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述电机(1)螺纹紧固在下支撑架(3)内，液压动力源(2)焊接在下支撑架(3)内，为左液压缸(4)和右液压缸(13)提供动力；所述左液压缸(4)与下支撑架(3)螺纹连接，左液压缸(4)上端与左导向加载块(5)紧固；左导向加载块(5)与左导向柱(7)间隙配合，左导向柱(7)为左导向加载块(5)的运动提供导向作用；左导向柱(7)上端与上支撑架(8)螺纹连接；上支撑架(8)焊接在下支撑架(3)上；右导向柱(10)上端与上支撑架(8)连接，下端与下支撑架(3)连接，右导向柱(10)与右导向加载块(11)间隙装配；所述右液压缸(13)与下支撑架(3)螺纹连接，右液压缸(13)上端与右导向加载块(11)紧固；所述的减速箱(16)安装在下支撑架(3)内，减速箱(16)连接着推力球轴承转子(26)和电机(1)，起传递动力以及减速作用。3.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述微型动力端(...
【专利技术属性】
技术研发人员：马亚超，黄志强，练章华，李琴，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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