齿轮齿条钻机实验模型装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于齿轮齿条钻机研究领域中的实验装置。
【背景技术】
[0002]齿轮齿条钻机是新概念钻井设备，它将齿条安装到井架上，将齿轮安装到顶驱上，利用齿轮与齿条的啮合带动顶驱上下运动，因此齿轮齿条钻机既能提供提上拉力又能产生下压力，能够有效钻进更浅的地层，同时钻取更多的生产层，更适合定向井、丛式井和水平井钻井及开窗侧钻等钻井工艺，充分体现了钻机多功能性特点。此外，相比于传统钻机，齿轮齿条钻机的结构和动力传动方式更简单、制造和维护费用更低、自动化程度更高、技术经济指标更先进、钻井过程更安全。可以预见，高性能、高技术含量的齿轮齿条钻机终将会在我国逐步得到普及应用，齿轮齿条钻机在我国的发展应用前景非常巨大。齿轮齿条钻机在国外己有二十多年的发展历史，但是也并没有达到完全成熟阶段，仍在不断的进行改进设计。而我国尚处于起步阶段，还没有成熟的研究技术，工程设计缺乏理论指导，技术水平相对落后。为了提高国产齿轮齿条钻机的技术水平，开发出适合我国国情的齿轮齿条钻机，迫切需要对齿轮齿条钻机进行全面系统的力学特性研究与设计方法研究。为了验证理论分析的正确性，亟需研制一套齿轮齿条钻机实验模型装置。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本实用新型提供一种齿轮齿条钻机实验模型装置，该种齿轮齿条钻机实验模型装置结构简单，采用相似理论设计，尺寸小，可以满足对齿轮齿条钻机进行室内实验的需求，为齿轮齿条钻机的研制提供了技术支持。
[0004]本实用新型的技术方案是:该种齿轮齿条钻机实验模型装置，包括井架、顶驱滑车以及砂箱三部分，其特征在于，
[0005]井架由井架主体、齿条、底座、盖板、导轨以及2个齿条连接板连接后构成；其中，所述底座由地脚螺栓固定在基础上，所述井架主体由方管焊接而成，并焊接到所述底座上，所述底座尺寸大于所述井架主体的尺寸，以保证模型装置的稳定性；所述导轨采用2根槽钢制成，直接焊接到所述井架主体的两侧；所述2个齿条连接板由方板制成，焊接到所述井架主体的两侧，所述齿条通过螺钉固定在所述齿条连接板上，在所述齿条与所述齿条连接板之间装有薄垫片，以实现通过增加或减少薄垫片的数量来调整齿轮齿条的配合尺寸，以保证齿轮齿条能够正确啮合；
[0006]所述顶驱滑车由齿轮、小车、顶驱马达、模拟钻柱、顶驱马达支撑板、导轮、4个法兰以及四个齿轮马达连接后构成；其中，所述小车的主体由方形面板及加强筋焊接而成，并在方形面板背面的上下两侧焊接有四块连接板，其中所述四个齿轮马达通过螺栓固定在方形面板上，在所述齿轮马达的轴上装有齿轮，与所述齿条啮合，以实现实验装置的起升或下降；所述小车的上端焊接所述顶驱马达支撑板，所述顶驱马达通过螺栓固定在所述顶驱马达支撑板上，并通过马达轴上的螺纹孔连接所述模拟钻柱；所述模拟钻柱的下端通过螺纹连接不同质量的重块，以模拟钻机在不同载荷下的起升；所述法兰通过螺栓连接在所述小车的四块连接板上，在所述法兰的轴上装有导轮，所述导轮选用深沟球轴承，所述导轮与导轨相配合，起到扶正导向的目的，以确保齿轮齿条能正确啮合；
[0007]所述顶驱滑车中的小车装配在井架主体上，在所述井架的导轨上端安装盖板，所述盖板与所述导轨通过销子连接，以起到机械限位的作用；
[0008]所述砂箱由砂箱盖和砂箱体构成；其中，砂箱体通过螺钉固定在所述底座上，所述砂箱盖放在所述砂箱体上端的凹槽内，所述砂箱盖上开孔，用以实现模拟钻柱旋转钻进时进入所述砂箱体。
[0009]本实用新型具有如下有益效果:该种齿轮齿条钻机实验模型装置工作时，由液压系统驱动四个齿轮马达同步旋转，从而带动四个齿轮旋转，由于不同齿条啮合的齿轮旋转方向不同，通过齿轮与齿条的啮合实现顶驱滑车的起升、下降，模拟钻柱下面通过螺纹连接不同质量的重块，以模拟钻机在不同载荷下的起钻和下钻作业；由液压系统驱动顶驱马达旋转，从而带动模拟钻柱旋转，同时，液压系统驱动四个齿轮马达带动齿轮旋转，实现齿轮与齿条的啮合，实现顶驱滑车的向下运动，砂箱内装有模拟地层岩石的介质，通过钻柱在介质中的向下旋转钻进模拟钻机的正常钻进作业。
[0010]本种齿轮齿条钻机实验模型装置结构简单，易于拆卸和安装，能够模拟钻机的正常钻机和起下钻作业，满足了对钻机进行室内实验的要求，可以验证理论分析的正确性，极大的节约了成本，同时也为齿轮齿条钻机的研制提供了技术支撑。
[0011]【附图说明】:
[0012]图1为本实用新型所述齿轮齿条钻机实验模型装置的主视图。
[0013]图2为本实用新型所述齿轮齿条钻机实验模型装置的俯视图。
[0014]图3为本实用新型所述井架主体的主视图。
[0015]图4为本实用新型所述井架主体的俯视图。
[0016]图5为本实用新型所述顶驱滑车的主视图。
[0017]图6为本实用新型所述顶驱滑车的侧视图。
[0018]图7为本实用新型所述小车的侧视图。
[0019]图8为本实用新型所述小车的主视图。
[0020]图中1-井架主体，2-齿条，3-齿轮，4-小车，5-顶驱马达，6-模拟钻柱，7-砂箱盖，8-砂箱体，9-底座，10-盖板，11-导轨，12-齿条连接板，13-顶驱马达支撑板，14-导轮，15-法兰，16-齿轮马达。
[0021]【具体实施方式】:
[0022]下面结合附图对本实用新型作详细说明:
[0023]由图1至图8所示，该种齿轮齿条钻机实验模型装置包括井架、顶驱滑车及砂箱三部分，具体由底座9、井架主体1、顶驱马达5、顶驱马达支撑板13、模拟钻柱6、齿轮马达16 |、小车4、齿条2、齿轮3、导轨11、导轮14、法兰15、盖板10、齿条连接板12