Стенд для испытаний буровых станков

) 4 Е 21 В 3/О ОБРЕТЕЛЬСТВУ Я 2 НИЙ БУРО ЕНД ДЛЯ ИСПЫ(54) СТ СТАНКОВ (57) Из про) ыпл дам для Цельшение н бретение о носится к горной астности к стенуровых станков. ргоэатрат и повыенда. Стенд вклюнности, в испытаний никение энаде)кности с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЖ)БРЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ ССОР ОПИСАНИЕ И А ВТОРСНОМУ С 8 ИДЕ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки Всесоюзного производственного объединения "Союзгеотехника" (72) И.Д.Чернышев, Н.А.Бачманов, М.Н.Рябинов, С.Г.Волосюк и Н.Н.Пярн (53) 622.807(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 1244297, кл. Е 21 В 3/00, 1985.Методика и техника разведки, Сб. Л.: ОНТИ, 1977, В 110, с. 47. чает опорную раму, на которой установлен испытательный буровой станокс вращаталем (В) и лебедкой. Посредством имитатора (И) бурильной колонны в виде штока 5 В соединен с И эа"боя. Последний включает механизм (М)11 нагрукения В тормозным моментоми М 12 нагрукения его продольным усилием, При этом М 12 нагрукения В продольным усилием выполнен в виде опорной пяты 20, шестко закрепленной наштоке 5 и установленной в корпусе 13на подшипниках 21 с воэмо)юностьювзаимодействия с подпру)киненными ползунами 22. Выполнен М 11 в виде установленного посредством шлицевогосоединения на штоке 5 диска 14 с кулачками на наружной поверхности. Накорпусе 13 вокруг диска 14 закреплены стаканы 15 с толкателями 16 и пружинами 17. Генератор максимальногоусилия прихвата бурильной колонны1504320выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса приспособлением для освобождения троса. Узел оттяжки троса выполнен в виде раэме щенного в корпусе подпружиненного полэуна, связанного с тросом посредством замка. Представлен вариант выполнения приспособления освобождения троса. Имитация усилия на забой производится путем сжатия нижней пружины 22 через опорную пяту 20 и нижнийподшипник 21 с помощью В вниз, Имитация подъема бурильной колонны производится перемещением вверх и сжатием верхней пружины 22 М 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения В, 2 з,п.ф-лы, 5 ил, Изобретение относится к горной 15промышленности, в частности к стендам для испытаний буровых станков.Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение надежностистенда.20На фиг.1 изображен стенд с установленным на нем станком, общий вид;на фиг.2 - механизмы для нагружениявращателя бурового станка, на фиг.3 -разрез А-А на фиг.2; на фиг,4 - узел25оттяжки, продольный разрез; на фиг.5 -приспособление освобождения троса.Стенд содержит опорную раму 1,на которую устанавливается испытательный буровой станок 2 с вращателем 3 и лебедкой с барабаном 4. Вращатель 3 с помощью штока 5, представляющего собой модель бурильной колонны, соединен с имитатором 6 забоя,установленным на переднем торце опорной рамы 1 стенда. Барабан 4 лебедкистанка 2 с помощью троса 7, проходящего через приспособление 8 для освобождения троса, установленное настойке 9 с роликом, прикрепляемой к 40раме 1 в районе расположения барабана 4, соединен с генератором 10максимального усилия ирихвата бурильной колонны в виде узла оттяжки, шарнирно присоединенного к стойке 9. 45Имитатор Ь забоя включает механизм 11 нагружения вращателя 3 тормозным моментом и механизм 12 нагружения его продольным усилием.Механизм 11 содержит корпУс 13,внутри которого в подшипниках установлен диск 14 с кулачками на боковойповерхности, соединенный со штоком 5с помощью шлицев. На корпусе 13 вокруг диска 14 закреплены стаканы 15с толкателями 16 и пружинами 17,.поджимаемыми крышками 18,Механизм 12 выполнен в виде установленной в корпусе опорной пяты 20,жестко закрепленной на штоке 5 со стопорением от осевого перемещения на нем, которая опирается через упорные подшипники 21 на подпружиненные полэуны 22. Направляющий элемент 19 снабжен подшипником 23 скольжения для штока 5. Для крепления имитатора 6 забоя на раме 1 стенда корпус 13 устройства 11 снабжен лапами 24.Генератор 10 максимального усилия прихвата бурильной колонны выполнен в виде узла оттяжки с приспособлением освобождения корпуса 25, шарнирно присоединенного к стойке 9, с полэуном 26, опирающимся с одной стороны на пружину 27, а с другой стороны присоединенным к тросу 7 барабана 4 лебедки станка 2.Приспособление 8 для освобождения троса содержит обойму 28, в которой установлены ролик стойки 9 и дополнительный ролик, оси которых выступают за пределы обоймы 28. Одна из осей закреплена в стойке 9 таким образом, чтобы трос 7 с барабана 4 лебедки станка 2 проходил через ее ролик, вторая ось используется для зацепления с двуплечим фиксатором 29, установленным на оси в стойке 9, Фиксатор 29 состоит иэ двух одинаковых частей, соединенных одна с другим, и снабжен выступом 30 для контакта с толкателем 31, установленным на тросе 7. В связи с тем, что усилия, необходимые для перемещения троса 7 в боковом направлении, будут примерно на порядок меньше в связи с малой величиной прогиба троса 7, толкатель 31 может быть выполнен в виде стяжкой скобы или цанговым.Контроль эа значениями момента и продольных усилий, возникающих в имитаторах 6 и 1 О может быть осуществлен с помощью соответствующих датчиков (не показаны), показания которых вы 5 150 ведены на пульт 32. Лвижение обоймы 28 или крюка 29 может быть использовано для отключения двигателя (не показан) станка 2 и проверки тормоза (не показан) его лебедки.Испытания бурового станка 2 предполагают следующие виды его нагружения: нагружение вращателя тормозным моментом нагружение вращателя осевым усилием нагружение лебедки станка.Нагружение вращателя 3 бурового станка 2 тормозным моментом производится с помощью пружинно-кулачкового механизма 11 в момент набегания кулачков диска 14 на толкатель 16 поджимаемый пружиной 17 в стакане 15 с крышкой 18. Механизм нагружения может быть представлен следующим образом. Для упрощения картины нагружения диск 14 может быть, представлен в виде эксцентрика, на периферии которого установлен один толкатель 16, Сила Р, действующая на диск 14 со стороны толкателя 16, в этом случае равнаР = 1 с с Ьз 1 п /2, (1) где 1 = 1,05-1,10 - коэффициент, учитывающий инерционностьс - коэффициент жесткости пружины, Н,м ,Ь - эксцентриситет диска 14, м,- угол поворота диска 14, рад.Сила по формуле (1) создает тормозной момент на штоке 5 и передается через подшипники механизма 11 на силовые элементы рамы 1 стенда. Ввиду наличия зазоров в подшипниках сила Г предается также и на подшипник вращателя 3 станка 2. Тормозной момент (М), возникающий на штоке 5, равенМ = 1 с с Ь з 1 п,з 1 п ) /2. (2)При сбегании толкателя 16 с кулачка диска 14 вращатель 3 разгружается. Силами, действующими в этом случае на диск 14 со стороны толкателя 16, в первом приближении можно пренебречь, хотя они поддерживают вращение трансмиссии станка 2, компенсируя моменты трения, инерции и др. Таким образом, на каждом обороте штока 5 к нему прикладывается переменный тормозной момент по формуле (2), который имитирует крутильные колебания бурильной колонны с частотой, равной частоте вращения штока 5. Одновременно рама 1 стенда и вращатель 3 станка 2 с такой же частотой испыты 4320 25 30 вращателя 3 вниз, Имитация подъема бурильной колонны производится перемещением вверх и сжатием верхней пружины 22 механизма 12. Величина развиваемого усилия определяется величиной перемещения вращателя 3.Испытания лебедки станка 2 включают нагружение ее максимальным усилием в соответствии с программой ис пытаний проверку работоспособностилебедки и тормоза барабана 4 при динамическом нагружении.Нагружение лебедки станка 2 производится с помощью генератора 10 45 максимального усилия прихватасодержащего направляющий элемент 25 (стакан), шарнирно закрепленный на стойке 9, внутри которого установлен ползун 26, отжимаемый пружиной 27.Ползун 26 с помощью троса 7 соединен с барабаном 4 лебедки, Нагружение лебедки производится путем сжатия пружины 27 при перемещении ползуна 26 под воздействием усилия, развиваемого лебедкой. Разгрузка ее произ" водится самостоятельно путем отключения лебедки от двигателя и постепенного ослабления тормоза барабана 4. 5 10 5 20 вают воздействие поперечной силы по формуле (1), имитируя воздействие бурильной колонны.Испытания вращателя 3 производятся на каждой скорости в соответствии с программой испытаний Величины тормозного момента и поперечной силы могут регулироваться выбором количества кулачков на диске 14, толкателей 16, а также подбором и степенью затяжки пружин 17.Механизм 11, представленный на фиг.3, за один оборот штока 5 нагружает вращатель 3 тормозным моментом, а раму 1 стенда - поперечной силой 12 раз. При скорости вращения штока 5 1000 об/мин частота вибрации, передаваемой элементом конструкции станка 2, составляет 200 Гц. Нагружение вращателя 3 станка 2 продольным усилием производится с помощью механизма 12, содержащего опорную пяту 20, установленную на штоке 5 и опирающуюся через упорные подшипники 21 на подпружиненные ползуны 22, Имитация усилия на забой производится путем сжатия нижней пружины 22 через пяту 20 и нижний подшипник 21 с помощью перемещенияИмитация динамического нагружения осуществляется путем частичного ост лабления троса 7 с помощью приспособления 8, при котором за счет сил инерции, возникающих в результате5 разворота механизма 10 под действием пружины 27 и перемещения ползуна 26, на барабан 4 лебедки станка 2 передается через трос 7 динамический 1 О удар. Контроль эа нагрузками, возникающими при испытаниях станка 2, производят по показаниям приборов на пульте 32.15Формула изобретения 1. Стенд для испытаний буровых станков, включающий опорную раму, имитатор бурильной колонны в виде штока, имитатор забоя, содержащий механизм нагружения вращателя продольным усилием, механизм нагружения вращателя тормозным моментом, имитатор прихвата бурильной колонны , содержа щий установленную на раме стойку с роликом под трос лебедки и генератор максимального усилия прихвата, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и повыше ния надежности стенда, механизм нагружения вращателя продольным усилием выполнен в виде жестко закрепленной на штоке и установленной в корпусе на опорных подшипниках с воэможностью взаимодействия с подпружиненными ползунами опорной пяты, а механизм нагружения вращателя тормозным моментом выполнен в виде установленного посредством шлицевого соединения на штоке диска с кулачками на наружной поверхности и закрепленных по периметру рамы стаканов с подпружиненными толкателями для взаимодействия с наружной поверхностью диска, при этом генератор максимального усилия прихвата выполнен в виде шарнирно связанного с рамой узла оттяжки троса с приспособлением освобождения последнего.2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что узел оттяжки троса выполнен в виде размещенного в корпусе подпружиненного полэуна, связанного с тросом посредством замка. 3. Стенд по п.1, о т л и ч а ю - щ и й С я тем, что приспособление освобождения троса выполнено в виде шарнирно закрепленного на оси ролика стойки рычага с дополнительным роликом под трос и шарнирно связанного с рамой двуплечего фиксатора, одно плечо которого установлено с возможностью взаимодействия с осью дополнительного ролика, а другое - с толкателем, закрепленным на тросе.1504320 70 Составитель М.Несновактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор Т,Малец ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ЗаказВНИИПИ 24/32 Тираж 514 По осударственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,исноерытиям4/5