[发明专利]井下轴承振动实验装置

说明书

本发明公开了一种井下轴承振动实验装置，包括振动台、旋转输出台、钻杆、轴承支撑筒、支撑滑台、支撑滑台夹具和振动台夹具，所述振动台夹具设置在振动台台面上，支撑滑台夹具设置在支撑滑台台面上；所述钻杆一端通过振动台夹具固定在振动台台面上，另一端穿过支撑滑合夹具与轴承支撑筒连接。本发明井下轴承振动实验装置可实现井下旋转振动作业环境的模拟，包括动力马达上部激振源、轴承组内外圈的相对运动、孔底作业面模拟，具有提供旋转、模拟孔底摩擦切削、传递振动的功能，可为孔底工具振动测试提供模拟条件，用于测试井下轴承的振动特性，为轴承组及底部钻具组合的优化设计提供参考依据。

技术领域

本发明涉及一种钻探与钻井工具实验领域，尤其涉及一种井下轴承振动实验装置。

背景技术

轴承是孔下动力钻具的关键部件之一，钻进时其承受着旋转摩擦、振动、冲击等恶劣工况，容易造成轴承失效，轴承的可靠性和寿命已经成为制约孔下动力钻具发展的重点所在。由于国外的技术封锁，对于井下轴承我国尚无成套规范，对其工艺性能了解不够全面，其具体性能与参数仍有待摸索确定，亟需从多方面摸索吃透其性能特点与使用条件范围。

振动作为动力钻具作业过程中的关键状态已得到研究学者的关注，在振动对于螺纹、钻头切削片失效的影响的研究上已得到一定进展，但振动对轴承失效的影响仍有待研究。目前，在振动方面的研究普遍还保持在钻具整体的尺度上来进行分析，没有单独针对动力钻具轴承振动特性进行分析。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种能够模拟井下轴承振动的实验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种井下轴承振动实验装置，包括振动台、旋转输出台、钻杆、轴承支撑筒、支撑滑台、支撑滑台夹具和振动台夹具，所述振动台夹具设置在振动台台面上，支撑滑台夹具设置在支撑滑台台面上；所述轴承支撑筒包括联轴器、旋转外筒、多根扭矩传递螺栓、轴承、轴承组固定筒、钻头、支撑轴、钻头变径套和转换接头；所述旋转外筒一端连接轴承端盖，所述联轴器连接在轴承端盖上，旋转外筒靠近轴承端盖的一端筒腔为岩样腔，在岩样腔的腔壁上沿周向开一圈螺纹孔，对应每个螺纹孔匹配一根紧固岩样螺栓；所述钻头设置在旋转外筒内，钻头端部朝向岩样腔；所述轴承组固定筒设置在旋转外筒的另一端，所述轴承设置在轴承组固定筒内，轴承的外圈与轴承组固定筒固定支撑，内圈固定套在支撑轴上，支撑轴一端通过钻头变径套与钻头连接，另一端与转换接头固定连接；多根扭矩传递螺栓在旋转外筒对应轴承组固定筒的位置沿旋转外筒径向插入旋转外筒，扭矩传递螺栓的端部抵住轴承组固定筒；所述钻杆一端通过振动台夹具固定在振动台台面上，另一端穿过支撑滑台夹具与转换接头连接。

优选地，所述振动台夹具包括底座、钻杆接头、调整动块和调整压块，所述调整动块的一面固定安装钻杆接头，与其相对的一面具有斜面；底座上设置有挡块，所述调整动块放置在底座上，调整动块的斜面朝向挡块设置；所述调整压块的一面与挡块滑动配合，另一面加工有与调整动块斜面滑动配合的斜槽；在调整压块的顶面开两个键孔，两个键孔分别位于斜槽的两侧，在每个键孔内设置有固定螺栓，固定螺栓底端与底座固定连接，凸出键孔的螺杆上螺纹连接调节螺母；调整动块的两侧也设置有固定螺栓，所述固定螺栓的另一端穿过所述挡块，穿过挡块的一端螺纹连接调节螺母。

优选地，所述支撑滑台夹具包括底座、夹板和垫块；所述底座通过螺栓固定安装在支撑滑台台面上，所述垫块放置在两块夹板中间形成一夹持结构，所述夹持结构放置在底座上，在夹持架构的四周均设置有挡块进行限位。

优选地，轴承组固定筒的外壁上铣出多道键槽，所述键槽数量与扭矩传递螺栓数量对应，所述键槽的走向与轴承组固定筒的轴向相同。

优选地，所述旋转外筒对应设置有扭矩传递螺栓的位置均焊接六角开槽螺母，所述扭矩传递螺栓旋入六角开槽螺母后插入至旋转外筒内。