水平定向钻机扭矩静态测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种静态测试装置，特别是涉及一种水平定向钻机扭矩静态测试装置。

背景技术：

全液压动力头是水平定向钻机的主要执行机构之一，功能是带动钻具钻孔、扩孔、回拉铺管，钻机主要技术指标是扭矩和转速，钻机夹钳是钻机重要的辅助机构，主要指标是卸扣扭矩，其性能直接关系到工程施工效率。

我国行业标准JB/T10548-2006《水平定向钻机》中明确定义，最大输出扭矩是“使动力头输出轴旋转停止所测得的最大阻力矩”，标准还明确规定了“用扭矩测量仪进行最大输出扭矩的测量”，标准虽然没有规定测试夹钳最大扭矩，但在用户心里依然十分看重夹钳性能的重要性。

目前，水平定向钻机生产厂家对钻机输出扭矩测试方法的关注和研究还存在较大差距，尽管个别厂家开始研制费用很高的动态测试法，但是在现有技术中多数厂家仍是采用费用最低、属于静态的憋压测试法。

1.静态憋压测试；首先用杠杆使动力头主轴处于停转状态，再调节液压系统压力直至额定值或最大值，记录液压系统压力表的压力值，最后换算出钻机动力头输出扭矩。静态憋压测试方法简单，费用极低，但测量精度较差，且憋压测试存在安全隐患。

2.动态加载测试：钻机处于施工状态，将动力头主轴通过法兰与扭矩传感器、增速装置和加载装置连接，启动钻机动力头，调节液压系统压力直到系统压力达到最大值，通过数字显示仪即可读出钻机最大输出扭矩值。动态加载测试测量精度高，但制作费用高，产量极低的定向水平钻机而言，这种测试方法推广难度极大。

因此，研制一种测量精度符合标准要求，制作成本企业完全能接受的扭矩静态测试装置是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种水平定向钻机扭矩静态测试装置，本技术方案是依据力矩定义，将复杂的扭矩测试转换为简单的力的测试。通过本技术方案，不但能够充分的利用钻机自身部件，大大实现简化结构、增强承载能力，并且可有效的降低制作费用和提高测试精度的目的。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种水平定向钻机扭矩静态测试装置，利用被测设备，运用力矩原理设计，其特征在于，包括加载装置、承载装置和测量装置，所述承载装置设置在被测设备上，加载装置设置在承载装置上，测量装置与加载装置相连接。

所述加载装置包括主轴和摆臂，主轴上设置有外花键，摆臂中心位置上设置有内花键，摆臂的内花键套装在主轴的外花键上，所述承载装置包括固定架、轴承室、轴承和固定机构，所述固定架下端通过固定机构固定在被测设备上，两个轴承室设置在固定架上部前后两侧对称位置上，轴承分别安装在所对应的轴承室内，主轴装配在两个轴承室的轴承中，摆臂位于两个轴承室之间，主轴一端与钻机动力头转轴相连接，固定架前后两侧分别设置有荷重传感器安装座，所述测量装置中的荷重传感器安装在荷重传感器安装座上。

在两个荷重传感器安装座中，位于右侧的荷重传感器安装座上平面为水平状，位于左侧的荷重传感器安装座的上平面与水平夹角为15度。

所述摆臂的摆动端两侧分别设置有压头，摆臂在工作的测量中两个压头分别作用在所对应的荷重传感器上。

所述承载装置中的固定机构包括有定位板和压板，定位板通过螺栓固定在固定架底部，所述定位板两侧设置有外齿，两侧外齿分别与桅杆上给进齿条相啮合，压板通过螺钉连接将固定架左右两侧紧贴固定在被测设备的钻机桅杆滑道上。

采用上述技术方案后的有益效果是：一种水平定向钻机扭矩静态测试装置，通过本技术方案，（1）将复杂的扭矩测试转换成简单的力的测试；（2）点接触传力，力臂值固定，测试结果准确；（3）测试装置借助钻机自身固定，承载能力强；（4）结构简单，制作费用低；（5）同时测试动力头和夹钳的扭矩；（6）室内或施工现场可以测试钻机。

附图说明

图1为本实用新型中扭矩静态测试装置整体结构剖视示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的左视结构示意图。

图4为加载装置中主轴与摆臂的装配结构示意图。

图5为图4中A-A向剖视图。

图6为本实用新型中承载装置的结构剖视示意图。

图7为图6的B-B向剖视图。

图8为本实用新型摆臂逆时针转动扭矩测试状态示意图。

图9为本实用新型摆臂顺时针转动扭矩测试状态示意图。

图中，1被测设备、2主轴、3摆臂、4外花键、5内花键、6固定架、7轴承室、8轴承、10荷重传感器安装座、11压头、12荷重传感器、13定位板、14压板、15外齿、16结进齿条、17钻机桅杆滑道、18电缆、19放大器、20数字显示控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-图9所示，本实用新型涉及的水平定向钻机扭矩静态测试装置，它是利用被测设备，运用力矩原理设计，包括加载装置、承载装置和测量装置，所述承载装置设置在被测设备1上，加载装置设置在承载装置上，测量装置与加载装置相连接。

所述加载装置包括主轴2和摆臂3，主轴2上设置有外花键4，摆臂3中心位置上设置有内花键5，摆臂3的内花键5套装在主轴2的外花键4上，所述承载装置包括固定架6、轴承室7、轴承8和固定机构，所述固定架6下端通过固定机构固定在被测设备1上，两个轴承室7设置在固定架6上部的前后两侧对称位置上，轴承8分别安装在所对应的轴承室7内，主轴2装配在两个轴承室7的轴承8中，摆臂3位于两个轴承室7之间，主轴2一端与钻机动力头转轴相连接，固定架6前后两侧分别设置有荷重传感器安装座10，所述测量装置中的荷重传感器12安装在荷重传感器安装座10上。

在两个荷重传感器安装座10中，位于右侧的荷重传感器安装座10上平面为水平状，位于左侧的荷重传感器安装座10的上平面与水平夹角为15度。

所述摆臂3的摆动端两侧分别设置有压头11，摆臂3在工作的测量中两个压头11分别作用在所对应的荷重传感器12上。

所述承载装置中的固定机构包括有定位板13和压板14，定位板13通过螺栓固定在固定架6底部，所述定位板13两侧设置有外齿15，两侧外齿15分别与桅杆上给进齿条16相啮合，压板14通过螺钉连接将固定架6左右两侧紧贴固定在被测设备1的钻机桅杆滑道17上。

本实用新型的主轴2中间用外花键和内花键进行连接摆臂3，摆臂3的摆动端依次用螺纹连接了2个压头11，内侧压头11的加压面向上，用于测试钻机正转的扭矩，外侧压头11的加压面向下，用于断开与钻机动力头转轴的连接，必要时可同时测量断开时所需的最大卸扣扭矩值。

由于压头11的加压面为凸球形，与荷重传感器12凸球形的受压面之间是点接触传力，压头11接触点与主轴2中心的垂直距离分别为力臂值L1和L。

本实用新型中的测量装置中用电缆18连接荷重传感器12、放大器19和数字显示控制器20。

所述扭矩测试程序：1、柴油机达到额定转速；2、测量系统显示数字归零；3、分级调节液压系统压力直至系统设定的最大值；4、分级记录数字显示控制仪同步显示的力值P；4、计算动力头扭矩M=P*L1（或L）。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。

本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。