[发明专利]一种相对回转结构中的压扭分离力载测量方法

摘要

一种相对回转结构中的压扭分离力载测量方法，外管与钻头连接端截短后通过外螺纹与弹性元件的下端连接，弹性元件的上端通过插槽与外管过渡连接段的下端连接，外管过渡连接段的上端通过插孔与外管截短端连接，外管截短长度等于外管过渡段连接段与弹性元件连接后的长度，传感元件放在弹性元件上，从外管过渡段连接段下端到传感元件下端的外部，并设有保护套，保护套、外管过渡连接段、截短后的外管通过螺钉连接，弹性元件底部螺纹和外管过渡段连接段将钻头、传感器截断后的外管连接在一起，并将钻头所受的轴向力和扭矩直接传递给力传感器，力传感器包括弹性元件、两个传感元件。

主权项

1.一种相对回转结构中的压扭分离力载测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)截短外管与钻头连接端，使得钻头通过外螺纹与弹性元件的下端连接，弹性元件的上端通过插槽与外管过渡连接段的下端连接，外管过渡连接段的上端通过插孔与外管截短端连接，使得外管截短长度等于外管过渡段连接段与弹性元件连接后的长度，传感元件放在弹性元件上，从外管过渡段连接段下端到传感元件下端的外部，并设有保护套，通过螺钉将保护套、外管过渡连接段、截短后的外管连接在一起，其中，保护套实现钻进过程中原有的作用关系不改变，弹性元件底部螺纹和外管过渡段连接段将钻头、传感器截断后的外管连接在一起，并将钻头所受的轴向力和扭矩直接传递给力传感器；(2)通过在弹性元件上粘贴的传感元件，两个传感元件连接成惠斯通电桥，传感元件中轴线方向电阻及与轴向方向垂直的电阻组成全桥，其中，中轴线方向电阻用于测量轴向压力，与轴向垂直方向电阻用于温度补偿，与传感元件中轴线方向成45°角的电阻组成半桥，实现温度自补偿，测量压力的全桥输出四根传输线，测量扭矩的半桥输出3根传输线；(3)传输线采用透明胶条紧贴于外管内壁，将采集信号从回转结构中输出；(4)在钻头末端施加标准的压力后测量电压U1，采用最小二乘法拟合电压与力的关系得到映射系数K1，在钻头末端施加扭矩，测量电压U2，采用最小二乘法拟合电压与力的关系得到映射系数K2，最终得到压力和扭矩公式，进而完成相对回转结构中的压扭分离力载测量。