[发明专利]一种浑浊海底环境钻杆螺纹接头摩擦磨损模拟试验台

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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-盘、球-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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、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。

本发明采用的技术方案是：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；

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。

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。

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。

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。