本发明专利技术公开了一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，包括支架、油缸、上试件、下试件、第二电机、第三电机、搅拌杆、海水浊度传感器及试验槽；支架上安装有油缸和试验槽，油缸的活塞杆连接第二电机，第二电机底面上安装转速传感器，转速传感器朝向第二电机输出轴；第二电机输出轴与扭矩限制器上端连接，扭矩限制器下端连接上试件上端，上试件下端面在主轴加载时与下试件上端面配合；下试件安装在基座上，基座安装在扭矩传感器上，试验槽两侧均装有若干搅拌杆，每个搅拌杆连接一第三电机。本发明专利技术结构简单、操作方便，通过对钻杆螺纹接头试件进行上扣和卸扣，使得到的钻杆接头螺纹表面摩擦磨损情况更能接近实际工况下的摩擦磨损情况，能更好的探索钻杆螺纹接头在浑浊海水环境下的摩擦学性能及摩擦磨损机理。海水环境下的摩擦学性能及摩擦磨损机理。海水环境下的摩擦学性能及摩擦磨损机理。
【技术实现步骤摘要】
一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台
[0001]本专利技术属于摩擦磨损实验设备领域，具体的说涉及一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台。
技术介绍
[0002]在利用深海海底钻机开展海底地质钻探作业过程中，深海海底钻机上的取芯钻头不可避免地会对海底沉积物形成扰动。被扰动后的海底沉积物会悬浮在深海海底钻机周围，这些悬浮的海底沉积物极易附着到钻杆螺纹接头上。当需要通过深海海底钻机主动钻杆加接钻杆以增加钻进深度时，需要将主动钻杆的下部螺纹接头与下钻杆的上部螺纹接头进行螺接，由于主动钻杆与下钻杆的螺纹接头都附着有沉积物，这就极易加快主动钻杆与下钻杆的螺纹接头的摩擦磨损，进而降低了钻杆的使用寿命和主动钻杆与下钻杆螺接的可靠性。目前，针对混有海底沉积物的钻杆螺纹接头摩擦副摩擦磨损性能影响研究的实验方法和技术手段未见文献报道，同时由于钻杆螺纹接头受力情况较为复杂，现有的销
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盘、球
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盘等模型未能较好模拟钻杆螺纹接头摩擦副在浑浊海水中的实际工况。为此，迫切需要研发一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，以探明浑浊海底环境下钻杆螺纹接头摩擦磨损情况。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、操作方便，通过对钻杆螺纹接头进行上扣和卸扣，来得到钻杆接头螺纹表面的摩擦磨损情况，能够解决现有技术中摩擦磨损试验机无法很好的模拟钻杆螺纹接头在浑浊海水中实际摩擦工况的问题，能更好的探索钻杆螺纹接头在浑浊海水环境下的摩擦学性能及摩擦磨损机理的浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，包括支架、油缸、位移传感器、转速传感器、扭矩传感器、扭矩限制器、上试件、下试件、第二电机、第三电机、搅拌杆、海水浊度传感器、试验槽及控制装置；
[0005]支架上安装有油缸和试验槽，油缸位于试验槽正上方；油缸的活塞杆连接第二电机，油缸的轴线与第二电机的输出轴的轴线平行；所述的油缸底面上安装有位移传感器，第二电机底面上安装转速传感器，转速传感器朝向第二电机输出轴；第二电机输出轴与扭矩限制器上端连接，扭矩限制器下端连接上试件上端，上试件下端在主轴加载时与下试件上端螺纹连接；下试件安装在基座上，基座安装在扭矩传感器上，扭矩传感器固定在试验槽底板上；海水浊度传感器置于试验槽内海水内；试验槽两侧均装有若干搅拌杆，每个搅拌杆连接一个第三电机；控制装置分别连接位移传感器、转速传感器、海水浊度传感器、扭矩传感器、第二电机及第三电机。
[0006]优选的，所述支架包括底板、立柱和悬臂梁，立柱竖直安装在底板上，立柱的顶端设有电机安装座，电机安装座上安装有第一电机；所述的悬臂梁上设有导向孔及螺纹孔，悬
臂梁通过导向孔套在立柱上，第一电机的输出轴连接螺杆，螺杆与螺纹孔配合；所述的油缸固定安装在悬臂梁上，第一电机与控制装置电连接。
[0007]优选的，还包括工作电极、参比电极及对电极；工作电极与下试件相连，参比电极、对电极伸入试验槽内的海水中，工作电极、参比电极、对电极均通过导线与电化学工作站连接。
[0008]优选的，所述试验槽是一个上端开口的矩形箱体，试验槽两侧壁底部设有挂耳，挂耳通过螺钉固定安装在支架上；试验槽两侧壁顶部对称设置有盖板，第三电机安装在盖板上，搅拌杆竖直设置。
[0009]优选的，所述搅拌杆是包括圆杆和两组矩形叶片；两组矩形叶片安装在圆杆上，每组矩形叶片在圆杆上位于同一高度；每组矩形叶片包括两个矩形叶片，两组叶片投影在圆杆径向上相互垂直，矩形叶片与水平面之间具有倾斜角。
[0010]优选的，控制装置包括位移显示器、速度显示仪、浊度显示仪、力矩显示仪、油缸动作模块、调速器、采集控制模块及数显模块，采集控制模块与数显模块电连接，采集控制模块分别与第一电机、调速器、位移显示器、速度显示仪、浊度显示仪、力矩显示仪；调速器连接第二电机、第三电机；位移显示器、速度显示仪、浊度显示仪、力矩显示仪分别与位移传感器、转速传感器、海水浊度传感器、扭矩传感器电连接。
[0011]优选的，所述油缸动作模块包括油缸电机、液压泵、溢流阀、压力表、三位四通换向阀，油缸的有杆腔和无杆腔分别连接三位四通换向阀的A口和B口；液压泵的出口连接三位四通换向阀的P口，三位四通换向阀的T口和液压泵的进口分别连接油箱；液压泵的输入轴与油缸电机的输出轴连接；液压泵的出口连接三位四通换向阀的P口的管道通过溢流管道连接油箱，溢流管道上设有溢流阀，液压泵的出口连接三位四通换向阀的P口的管道上设有压力表；油缸电机与控制装置电连接。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0013]1.本专利技术结构简单，其通过试验槽上方开口向槽内加入海水和海底沉积物，在利用两侧设置的搅拌杆搅动，可以模拟海底受钻探扰动时的浑浊海水环境；摩擦副设置为钻杆螺纹接头摩擦副，可以很好的模拟出在浑浊海水环境下，钻杆螺纹接头的实际工况，而且操作方便。
[0014]2.本专利技术的试验槽两侧设置了搅拌杆，搅拌杆上设有两组矩形叶片，且矩形叶片在水平上具有一定的偏转角度，通过两个搅拌杆的搅动，可在试验槽内形成多层涡流，最大程度的避免出现搅拌死区，提高搅拌效率，使海底沉积物分散的更加均匀，可以模拟一个较为稳定的浑浊海水环境。
[0015]3.本专利技术油缸动作模块能控制第二电机上下移动，为钻杆母螺纹接头试件的上扣旋紧行程提供了位移空间，方便试件能够平稳的完成钻杆螺纹接头上扣动作，提高了工作效率。
[0016]4.本专利技术在上试件和第二电机输出轴的之间设置了扭矩限制器，在力矩到达设定的数值时能够准确快速的断开第二电机输出轴与上试件之间的力矩传递，有效减小了第二电机输出轴停转不及时所带来的误差，使得上扣扭矩得到了更加精确的控制。
[0017]5.本专利技术能够用于探索钻杆螺纹接头在浑浊海水中的摩擦磨损行为和摩擦磨损机理，从而为海底取芯寻找更优的钻杆螺纹接头配对副方案，进而提高深海钻探装备效率
与可靠性，具有重要的现实意义。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图。
[0019]图2是本专利技术的下试件安装结构示意图。
[0020]图3是本专利技术的控制系统结构示意图。
[0021]图4是本专利技术的油路接线图。
[0022]图5是本专利技术的控制系统的电路原理图。
[0023]图6是本专利技术的控制系统的继电器的控制原理图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整地描述。
[0025]如图1、2所示，本专利技术包括支架1、油缸5、位移传感器7、转速传感器8、扭矩传感器13、扭矩限制器9、工作电极17、参比电极18、对电极19、上试件10、下试件11、第一电机2、第二电机6、第三电机15、搅拌杆16、海水浊度传感器14、试验槽25及控制装置。
[0026]所述支架1包括底板、立柱和悬臂梁，立柱竖直安装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，包括支架、油缸、位移传感器、转速传感器、扭矩传感器、扭矩限制器、上试件、下试件、第二电机、第三电机、搅拌杆、海水浊度传感器、试验槽及控制装置；其特征是：支架上安装有油缸和试验槽，油缸位于试验槽正上方；油缸的活塞杆连接第二电机，油缸的轴线与第二电机的输出轴的轴线平行；所述的油缸底面上安装有位移传感器，第二电机底面上安装转速传感器，转速传感器朝向第二电机输出轴；第二电机输出轴与扭矩限制器上端连接，扭矩限制器下端连接上试件上端，上试件下端在主轴加载时与下试件上端螺纹连接；下试件安装在基座上，基座安装在扭矩传感器上，扭矩传感器固定在试验槽底板上；海水浊度传感器置于试验槽内海水内；试验槽两侧均装有若干搅拌杆，每个搅拌杆连接一个第三电机；控制装置分别连接位移传感器、转速传感器、海水浊度传感器、扭矩传感器、第二电机及第三电机。2.根据权利要求1所述的浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，其特征在于：所述支架包括底板、立柱和悬臂梁，立柱竖直安装在底板上，立柱的顶端设有电机安装座，电机安装座上安装有第一电机；所述的悬臂梁上设有导向孔及螺纹孔，悬臂梁通过导向孔套在立柱上，第一电机的输出轴连接螺杆，螺杆与螺纹孔配合；所述的油缸固定安装在悬臂梁上，第一电机与控制装置电连接。3.根据权利要求1所述的浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台，其特征在于：还包括工作电极、参比电极及对电极；工作电极与下试件相连，参比电极、对电极伸入试验槽内的海水中，工作电极、参比电极、对电极均通过导线与电化学工作站连接。4.根据权利要求1所述的浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损...
【专利技术属性】
技术研发人员：金永平，吴畅，刘德顺，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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