CN113588309B - 深海运载器钻削工具综合测试平台 - Google Patents
深海运载器钻削工具综合测试平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113588309B CN113588309B CN202110836277.8A CN202110836277A CN113588309B CN 113588309 B CN113588309 B CN 113588309B CN 202110836277 A CN202110836277 A CN 202110836277A CN 113588309 B CN113588309 B CN 113588309B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- drilling tool
- assembly
- pressure
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 190
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 65
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000009533 lab test Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 206010033307 Overweight Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- G01M99/005—Testing of complete machines, e.g. washing-machines or mobile phones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- G01M99/008—Subject matter not provided for in other groups of this subclass by doing functionality tests
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及用于深海的钻削测试领域，特别是深海运载器钻削工具综合测试平台。包括平台驱动测试组件、平台底座组件、钻削工具、样品升降移动车和模拟组件，模拟组件采用高压模拟组件或常规水环境模拟组件，平台驱动测试组件设置在平台底座组件上，模拟组件放置在样品升降移动车上，测试样品放置在模拟组件内，钻削工具位于平台驱动测试组件和测试样品之间，且钻削工具与平台驱动测试组件的底部连接。其可以用于多种岩芯取样钻削工具的实验室测试，并可进行深海水下高压环境钻削模拟，并可以根据测试平台上搭载的传感器以及伺服电机等实时监测钻削工具的各种参数变化。
Description
技术领域
本发明涉及用于深海的钻削测试领域，特别是深海运载器钻削工具综合测试平台。
背景技术
随着深海探查、深海开发在各国的大规模开展，运载器在深海中的应用需求越来越多，作为运载器在水下钻削的重要手段，搭载于运载器的钻削工具的研制也得到了广泛的关注，尤其是用于深海矿床岩芯取样的钻削工具，已经研制出搭载于不同运载器的多种类的钻削工具。钻削工具的研发过程中，需要通过实验室试验进行各项功能指标测试，以验证钻削工具的性能是否与预期一致。目前国内外尚未有对运载器钻削工具进行多项功能指标进行测试的综合测试平台，现有的试验平台功能较为单一，且不能实时监测记录试验过程中的参数变化，仅依靠外观观察钻削工具的钻削效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种深海运载器钻削工具综合测试平台，其可以用于多种岩芯取样钻削工具的实验室测试，并可进行深海水下高压环境钻削模拟，并可以根据测试平台上搭载的传感器以及伺服电机等实时监测钻削工具的各种参数变化。
本发明的技术方案是：一种深海运载器钻削工具综合测试平台，其中，包括平台驱动测试组件、平台底座组件、钻削工具、样品升降移动车和模拟组件，模拟组件采用高压模拟组件或常规水环境模拟组件，平台驱动测试组件设置在平台底座组件上，模拟组件放置在样品升降移动车上，测试样品放置在模拟组件内，钻削工具位于平台驱动测试组件和测试样品之间，且钻削工具与平台驱动测试组件的底部连接；
所述平台驱动测试组件包括姿态锁紧板、水平定位板、进给机构、钻削工具驱动机构和姿态调整机构，姿态锁紧板的顶部与水平定位板固定连接，姿态锁紧板的底部与平台底座组件之间通过姿态调整机构连接；
所述进给机构包括进给伺服电机、滚珠丝杠、进给伺服电机联轴器、滚珠丝杠螺母和运动滑座，进给伺服电机固定在水平定位板上，滚珠丝杠通过进给伺服电机联轴器与进给伺服电机的输出轴连接，滚珠丝杠螺母套在滚珠丝杠上，滚珠丝杠螺母通过压力传感器与运动滑座连接，运动滑座与钻削工具驱动机构连接；
所述钻削工具驱动机构包括钻削工具驱动伺服电机、钻削工具联轴器、扭矩传感器，钻削工具驱动伺服电机固定在运动滑座上，钻削工具通过钻削工具联轴器与钻削工具驱动伺服电机连接，同时钻削工具与钻削工具联轴器之间设有扭矩传感器；
所述姿态调整机构包括姿态调整杆、姿态调整槽和姿态锁紧螺钉，姿态调整杆的端部与姿态锁紧板的底部固定连接，姿态锁紧板的底部还设有数个姿态调整槽，姿态锁紧板通过姿态锁紧螺钉与平台底座组件固定连接，姿态锁紧螺钉设置在姿态调整槽内。
本发明中，所述平台底座组件包括底座、样品箱调整螺杆、样品箱调整螺母和角度尺，底座的顶部通过姿态锁紧螺钉与姿态锁紧板固定连接，底座的顶部固定有角度尺，底座的下部沿其高度方向间隔固定有数个样品箱调整螺母，样品箱调整螺母内设有样品箱调整螺杆，样品箱调整螺杆位于模拟组件的外侧。
所述高压模拟组件包括高压模拟舱体、上舱盖、下舱盖、支撑体和旋转手柄，上舱盖、下舱盖分别与高压模拟舱体的顶部和底部密封连接，下舱盖的上表面设有样品定位槽，测试样品位于样品定位槽内，钻削工具通过高压传动杆与钻削工具驱动伺服电机连接，钻削工具位于高压模拟舱体内，高压传动杆和上舱盖之间密封连接；
所述高压模拟舱体上分别设有打压口和泄压口，打压口内设有压力球和与压力球连接的压力弹簧；
所述下舱盖内设有环形的下舱盖定位槽，下舱盖定位销依次穿过高压模拟舱体和下舱盖定位槽下舱盖定位销与高压模拟舱体之间采用螺纹配合，下舱盖定位销与下舱盖定位槽之间采用间隙配合，下舱盖的底部中心固定有旋转手柄，下舱盖的底部固定有支撑体，支撑体与其下方的样品升降移动车连接；
所述高压模拟舱体的外侧壁通过高压定位环与样品箱调整螺杆连接。
所述常规水环境模拟组件包括样品箱、样品托盘、样品箱调整套和样品调整螺杆，样品箱放置在样品升降移动车上，样品托盘放置样品箱的底部，样品托盘的外侧壁固定有样品托盘吊耳；
所述样品箱的外侧固定有数个样品箱调整套，样品箱调整螺杆与样品箱调整套的端部接触，样品箱的侧壁上还间隔固定有数个样品调整螺母，样品调整螺杆对应的设置在样品调整螺母内，且样品调整螺杆的一端伸入样品箱内，并朝向测试样品。
所述水平定位板的底部固定有数根进给导向轨道，运动滑座滑动套在进给导向轨道上。当运动滑座随滚珠丝杠螺母上下往复运动过程中，进给导向轨道起到了导向作用。
所述测试样品和样品定位槽的外形相同，测试样品和样品定位槽之间采用过渡配合，使测试样品可以被样品定位槽完全定位及固定。
所述样品箱的侧壁设有透明的观察窗。观察窗由透明有机玻璃制成，可以实时观察钻削工具在测试样品上的钻削情况。
本发明的有益效果是：
(1)本发明用于实现搭载于深海运载器的多种钻削工具功能指标的实验室测试，既可以实现深海水下高压环境的钻削模拟，也可以进行常规水环境的钻削模拟，包括岩芯钻机取样器、冲击式取样器等钻削工具功能指标的测试；
(2)通过样品升降移动车可以调整测试样品的高度，从而改变测试样品与钻削工具之间的高度距离，从而保证不同的钻削工具都可以进给到达测试样品进行钻削测试；
(3)本发明可以调整测试样品的水平方向的位置，从而改变钻削工具与测试样品之间的相对位置，以实现同一个钻削工具对同一个测试样品的多次不同位置的测试；
(4)本发明可以通过压力传感器测试钻削工具的钻削阻力，通过扭矩传感器测试钻削工具的转动扭矩，并可以根据钻削工具上配制的传感器测试钻削工具的力学及运动指标，还可以通过伺服电机获得钻削工具钻削时的功率损耗。
附图说明
图1是利用本发明模拟高压环境时的立体结构示意图；
图2是利用本发明模拟高压环境时的主视结构示意图；
图3是高压模拟组件的断面结构示意图；
图4是利用本发明模拟常规水环境时的立体结构示意图；
图5是利用本发明模拟常规水环境时的主视结构示意图；
图6是利用本发明模拟常规水环境时的侧视剖视结构示意图；
图7是利用本发明模拟常规水环境时的俯视剖视结构示意图；
图8是姿态锁紧板底部的局部放大图；
图9是姿态调整杆的局部放大图。
图中：1、平台驱动测试组件；1-1、姿态锁紧板；1-2、进给导向轨道；1-3、进给伺服电机；1-4、钻削工具驱动伺服电机；1-5、水平定位板；1-6、运动滑座；1-7、钻削工具联轴器；1-8、扭矩传感器；1-9、滚珠丝杠；1-10、进给伺服电机联轴器；1-11、姿态调整杆；1-12、滚珠丝杠螺母；1-13、压力传感器；1-14、姿态调整槽；1-15、姿态锁紧螺钉；
2、平台底座组件；2-1、角度尺；2-3、样品箱调整螺杆；2-4、底座；2-5、样品箱调整螺母；
3、钻削工具；
4、测试样品；
5、高压模拟组件；5-3、泄压口；5-4、打压口；5-5、压力球；5-6、压力弹簧；5-7、样品定位槽；5-8、旋转手柄；5-9、支撑体；5-10、下舱盖定位槽；5-11、下舱盖定位销；5-12、下舱盖；5-14、高压模拟舱体；5-15、上舱盖；5-16、高压定位环；
6、样品升降移动车；
7、高压传动杆；
8、常规水环境模拟组件；8-1、样品箱；8-2、观察窗；8-3、样品箱调整套；8-4、样品调整螺母；8-5、样品调整螺杆；8-6、样品托盘吊耳；8-7、样品托盘。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
如图1至图9所示，本发明所述的深海运载器钻削工具综合测试平台包括平台驱动测试组件1、平台底座组件2、钻削工具3、样品升降移动车6和模拟组件，由于该测试平台既可以模拟高压环境，也可以模拟常规水环境，因此模拟组件可以采用高压模拟组件5或常规水环境模拟组件8。平台驱动测试组件1设置在平台底座组件2上，模拟组件放置在样品升降移动车6上，测试样品4放置在模拟组件内，钻削工具3位于平台驱动测试组件1和测试样品4之间，且钻削工具3与平台驱动测试组件1的底部连接。当模拟组件为高压模拟组件5时，钻削工具3和平台驱动测试组件1之间通过高压传动杆7连接。钻削工具3上可以加装功能测试传感器进行功能测试，例如根据钻削工具的要求配制加速度传感器、速度传感器等传感器等测试钻削工具的力学及运动指标。
平台驱动测试组件1用于驱动钻削工具3在竖直方向往复移动，从而实现钻削工具3的钻削动作，同时平台驱动测试组件1还可以改变钻削工具3的钻削角度。模拟组件可以模拟试验所需的海水环境，测试样品4放置在模拟组件内。样品升降移动车6位于钻削工具3的下方，由样品升降移动车6调整测试样品的高度，从而改变测试样品与钻削工具之间的高度距离，当更换不同的钻削工具以及不同高度尺寸的测试样品时，保证钻削工具可以进给到达测试样品进行钻削测试；另外通过样品升降移动车6的前后运动，可以调整测试样品的水平位置，改变钻削工具与测试样品之间的纵向相对位置，从而实现了同一个钻削工具对同一测试样品的不同部位进行多次钻削。
平台驱动测试组件1包括姿态锁紧板1-1、水平定位板1-5、进给机构、钻削工具驱动机构和姿态调整机构，姿态锁紧板1-1的顶部与水平定位板1-5固定连接，姿态锁紧板1-1的底部与平台底座组件2之间通过姿态调整机构连接。
进给机构包括进给伺服电机1-3、滚珠丝杠1-9、进给伺服电机联轴器1-10、滚珠丝杠螺母1-12和运动滑座1-6，进给伺服电机1-3固定在水平定位板1-5上，滚珠丝杠1-9通过进给伺服电机联轴器1-10与进给伺服电机1-3的输出轴连接，滚珠丝杠螺母1-12套在滚珠丝杠1-9上，滚珠丝杠螺母1-12通过压力传感器1-13与运动滑座1-6连接，运动滑座1-6与钻削工具驱动机构连接。水平定位板1-5的底部固定有数根进给导向轨道1-2，运动滑座1-6滑动套在进给导向轨道1-2上，当运动滑座1-6随滚珠丝杠螺母1-12上下往复运动过程中，进给导向轨道1-2起到了导向作用。本实施例中，水平定位板1-5的底部间隔固定四根进给导向轨道1-2，运动滑座1-6的四个角处分别套在进给导向轨道1-2的外侧，且运动滑座1-6可以沿进给导向轨道1-2滑动。
进给伺服电机1-3动作过程中，带动滚珠丝杠1-9转动，套在滚珠丝杠1-9上的滚珠丝杠螺母1-12不随滚珠丝杠1-9转动，只沿滚珠丝杠1-9的轴向往复移动。滚珠丝杠螺母1-12移动过程中，带动运动滑座1-6沿滚珠丝杠的轴向上下移动，从而带动钻削工具驱动机构上下移动，实现钻削工具的进给运动。通过实时监测进给伺服电机1-3的输出功率，获得钻削工具进给过程中所需的功率指标，滚珠丝杠螺母1-12与运动滑座1-6之间安装的压力传感器1-13可以实时监测钻削工具钻削过程中的进给阻力。
钻削工具驱动机构包括钻削工具驱动伺服电机1-4、钻削工具联轴器1-7、扭矩传感器1-8，钻削工具驱动伺服电机1-4固定在运动滑座1-6上，钻削工具3通过钻削工具联轴器1-7与钻削工具驱动伺服电机1-4连接，同时钻削工具3与钻削工具联轴器1-7之间设有扭矩传感器1-8。钻削工具3的动力由钻削工具驱动伺服电机1-4提供，实现钻削工具的动力输出，并且可以通过实时监测钻削工具驱动伺服电机的输出功率，获得钻削工具钻削过程中所需的功率指标。钻削工具3与钻削工具伺服驱动电机1-4之间的扭矩传感器1-6可以实时监测钻削工具钻削过程中的输出扭矩。
如图8和图9所示，姿态调整机构设置在姿态锁紧板1-1的底部，姿态调整机构包括姿态调整杆1-11、姿态调整槽1-14和姿态锁紧螺钉1-15，姿态调整杆1-11的端部与姿态锁紧板1-1的底部固定连接，同时姿态锁紧板1-1的底部还设有数个姿态调整槽1-14，姿态锁紧板1-1通过姿态锁紧螺钉1-15与平台底座组件固定连接，姿态锁紧螺钉1-15设置在姿态调整槽1-14内。通过转动姿态调整杆1-11可以调整平台驱动测试组件1的角度姿态，从而调整钻削工具与测试样品之间的角度，测试钻削工具在有角度进给情况下的钻削能力。当转动姿态调整杆1-11的角度姿态时，姿态锁紧螺钉1-15始终位于姿态调整槽1-14内，且随着姿态调整杆的转动角度的不同，姿态锁紧螺钉在姿态调整槽内滑动。当姿态调整杆的角度调整到位后，拧紧姿态锁紧螺钉1-15，将姿态锁紧板1-1与平台底座组件2固定连接。
平台底座组件2包括底座2-4、样品箱调整螺杆2-3、样品箱调整螺母2-5和角度尺2-1，底座2-4对整个平台起到了支撑作用。底座2-4的顶部通过姿态锁紧螺钉1-15与姿态锁紧板1-1固定连接，同时底座2-4的顶部固定有角度尺2-1，当转动姿态调整杆1-11调整平台测试驱动组件1的角度姿态时，姿态调整杆指向角度尺2-1的刻度标线，从而可以观察到调整后的姿态角度。底座2-4的下部沿其高度方向间隔固定有数个样品箱调整螺母2-5，样品箱调整螺母2-5内设有样品箱调整螺杆2-3，样品箱调整螺杆2-3位于模拟组件的外侧。样品箱调整螺杆2-3与样品箱调整螺母2-5配合，旋进或旋出样品箱调整螺杆2-3，既可以实现测试样品的位置固定，还可以调整测试样品的横向位置。
如图1至图3所示，高压模拟组件5可以实现钻削工具在深海水下高压环境下的钻削模拟。高压模拟组件5包括高压模拟舱体5-14、上舱盖5-15、下舱盖5-12、支撑体5-9和旋转手柄5-8，其中上舱盖5-15与高压模拟舱体5-14的顶部密封固定连接，下舱盖6-12与高压模拟舱体5-14的底部密封连接，高压模拟舱体5-14、上舱盖5-15、下舱盖5-12围成一个封闭的腔体，测试样品4放置在该腔体内，完成测试样品和钻削工具在高压模拟舱内的封装。下舱盖5-12的上表面设有样品定位槽5-7，测试样品位于样品定位槽5-7内。本实施例中，测试样品4和样品定位槽5-7的外形均为正六边形，且测试样品4和样品定位槽5-7之间采用过渡配合，使测试样品4可以被样品定位槽5-7完全定位及固定。钻削工具3通过高压传动杆7与钻削工具驱动伺服电机1-4连接，钻削工具3穿过上舱盖5-15伸入高压模拟舱体5-14内，高压传动杆7和上舱盖5-15之间密封连接。高压模拟舱体5-14上分别设有打压口5-4和泄压口5-3，打压口5-4内设有压力球5-5和与压力球5-5连接的压力弹簧5-6，当打压口5-4与高压设备相连时，高压设备的高水压将压力球5-5打开，想高压模拟舱体5-14内注入高压水；当打压口与高压设备断开连接时，通过压力弹簧5-6的弹力，将压力球5-5压紧在打压口5-4上，使打压口具有反向保压功能，以保持高压模拟舱体内的高水压。
下舱盖5-12内设有环形的下舱盖定位槽5-10，下舱盖定位销5-11依次穿过高压模拟舱体5-14和下舱盖定位槽5-10，从而实现了下舱盖5-12和高压模拟舱体5-14之间的连接，下舱盖定位销5-11与高压模拟舱体5-14之间采用螺纹配合，下舱盖定位销5-11与下舱盖定位槽5-10之间采用间隙配合。下舱盖5-12的底部中心固定有旋转手柄5-8，当转动旋转手柄5-8时，下舱盖5-12可绕轴心进行360°旋转，从而调整测试样品的工位，实现了无需打开高压模拟舱体即可对测试样品的工位进行调整。
钻削工具3的轴心与测试样品4的轴线采用偏心布置，当一次钻削试验完成后，由进给伺服电机将钻削工具退出测试样品，通过旋转手柄5-8带动下舱盖5-12转动，从而使下舱盖内的测试样品旋转一个工位，使钻削工具与测试样品上未被试验破坏的区域相对，即可进行下一次钻削试验，提高测试样品的利用率。下舱盖5-12的底部固定有支撑体5-9，支撑体5-9与其下方的样品升降移动车6连接，通过样品升降移动车6可以改变测试样品的高度和水平位置。
高压模拟舱体5-14的外侧壁通过高压定位环5-16与样品箱调整螺杆2-3连接。样品箱调整螺杆2-3与样品箱调整螺母2-5配合，旋进或者旋出样品箱调整螺杆2-3的过程中，使样品箱调整螺杆2-3顶压高压模拟舱体5-14，从而实现高压模拟舱体5-14的固定；当钻削工具3完成一次测试需要调整测试样品的位置时，可通过旋进或者旋出样品箱调整螺杆2-3，调整高压模拟舱体5-14的横向位置，从而调整测试样品与钻削工具之间的横向相对位置。
当进行深海水下高压环境下的作业模拟时：
(1)将测试样品4放入下舱盖5-12的样品定位槽5-7内；
(2)将钻削工具3与高压传动杆7连接在一起，将钻削工具3插入高压模拟舱体5-14内部，并将高压传动杆7与上舱盖5-15密封连接，将上舱盖5-15与下舱盖5-12密封连接至高压模拟舱体5-14的上下两端，完成测试样品4及钻削工具3在高压模拟舱体5-14中的封装；
(3)将封装后的高压模拟舱体的打压口5-4连接到高压设备进行打压，当高压模拟舱体内的压力达到设定值时，将打压口5-4与高压设备断开连接；
(4)将高压模拟组件5放置到样品升降移动车6上，将样品升降移动车6移动到平台测试驱动组件1的下方；
(5)将高压传动杆7与扭矩传感器1-8、钻削工具驱动伺服电机1-4连接在一起，连接过程中，调整样品升降移动车6的位置及高度，使高压传动杆7与扭矩传感器1-8、钻削工具驱动伺服电机1-4保持同轴；
(6)将高压定位环5-16分别与样品箱调整螺杆2-3、高压模拟舱体5-14相连，旋动样品箱调整螺杆2-3，将高压定位环5-16压紧在高压模拟舱体5-14时，实现了高压模拟舱体5-14的定位与固定；
(7)按照试验的技术要求启动进给伺服电机1-3、钻削工具驱动伺服电机1-4，即可进行高压环境下的钻削模拟实验；
(8)完成一次钻削模拟实验后，将钻削工具3返回到原位置，关闭进给伺服电机1-3、钻削工具驱动伺服电机1-4；
(9)旋转下舱盖5-12上的旋转手柄5-8，使测试样品4转动一定角度，从而使钻削工具3对准未被破坏的测试样品区域，进行下一次钻削模拟试验；
(10)钻削模拟实验全部完成后，打开泄压口5-3，将高压模拟舱体5-14中的高压力卸掉，将上舱盖5-15拆下，并将测试样品4从高压模拟舱体5-14中取出，可检验在测试样品上的钻削效果。
钻削工具在常规水环境下的钻削模拟可以通过常规水环境模拟组件实现。如图4至图7所示，常规水环境模拟组件8包括样品箱8-1、样品托盘8-7、样品箱调整套8-3和样品调整螺杆8-5，样品箱8-1放置在样品升降移动车6上，通过样品升降移动车6可以改变测试样品的高度、以及测试样品和钻削工具之间的纵向相对位置。样品箱8-1的上部开口，将样品箱8-1内注满水，可以实现模拟测试钻削工具在水环境中的功能指标。样品托盘8-7放置样品箱8-1的底部，样品托盘8-7的外侧壁固定有样品托盘吊耳8-6，实现了大重量的测试样品可以由吊装设备吊装至样品箱8-1内。
样品箱8-1的外侧对应于样品箱调整螺杆2-3固定有数个样品箱调整套8-3，样品箱调整螺杆2-3与样品箱调整螺母2-5配合，旋进或者旋出样品箱调整螺杆2-3，使样品箱调整螺杆2-3顶压样品箱调整,8-3，从而实现样品箱8-1的固定；当钻削工具3完成一次测试需要调整测试样品4的位置时，可通过旋进或者旋出样品箱调整螺杆2-3，调整样品箱8-1的横向位置，从而调整测试样品4与钻削工具3之间的横向相对位置。
样品箱8-1的侧壁上还间隔固定有数个样品调整螺母8-4，样品调整螺杆8-5对应的设置在样品调整螺母8-4内，且样品调整螺杆8-5的一端伸入样品箱8-1内，并朝向测试样品4。样品调整螺杆8-5与样品调整螺母8-4配合，可根据测试样品4的不同长宽尺寸，旋进或者旋出样品调整螺杆8-5，使样品调整螺杆8-5顶压在测试样品4的两侧，将测试样品4固定在样品箱8-1中；当钻削工具3完成一次测试需要调整测试样品4的位置时，可通过旋进或者旋出样品调整螺杆8-5，调整测试样品4的横向位置，从而调整测试样品4与钻削工具3之间的横向相对位置。
样品箱8-1的侧壁设有观察窗8-2，观察窗8-2由透明有机玻璃制成，可以实时观察钻削工具3在测试样品4上的钻削情况。
当进行常规水环境下的作业模拟时：
(1)将测试样品4放置于样品托盘8-7上，并将样品托盘8-7放置到样品箱8-1中，大重量的测试样品可由吊装设备吊装到样品箱8-1中；
(2)旋进或者旋出样品调整螺杆8-5，使样品调整螺杆8-5顶压在测试样品4的两侧，将测试样品4固定在样品箱8-1中；
(3)将样品箱8-1放置到样品升降移动车6上，将样品升降移动车6移动到平台测试驱动组件1的下方；
(4)将钻削工具3与扭矩传感器1-8、钻削工具驱动伺服电机1-4连接在一起，连接过程中，调整样品升降移动车6的位置及高度，使测试样品4与钻削工具3按设计的相对位置放置；
(5)旋进或者旋出样品箱调整螺杆2-3，使样品箱调整螺杆2-3顶压样品箱调整套8-1，从而实现样品箱8-1的固定；
(6)在样品箱8-1中倒入水，水没过测试样品4；
(7)按照试验的技术要求启动进给伺服电机1-3、钻削工具驱动伺服电机1-4，即可进行常规水环境下的作业模拟，实验过程中，可通过观察窗8-2观察钻削情况；
(8)完成一次钻削模拟实验后，将钻削工具3返回到原位置，关闭进给伺服电机1-3、钻削工具驱动伺服电机1-4；
(9)旋进或者旋出样品调整螺杆8-5，调整测试样品4与钻削工具3的横向相对位置，从而使钻削工具3对准未被破坏的测试样品区域，进行下一次钻削模拟实验；
(10)当进行非垂向进给钻削实验时，将姿态锁紧螺钉1-15旋松，转动姿态调整杆1-11，调整钻削工具3与测试样品4之间的角度，角度值可由角度尺2-1读取，调整到位后，拧紧姿态锁紧螺钉1-15，启动进给伺服电机1-3、钻削工具驱动伺服电机1-4，即可进行常规水环境下的非垂向进给钻削实验；
(11)钻削模拟实验全部完成后，将样品箱8-1中的水抽出，将样品调整螺杆8-5旋松，可将测试样品4从样品箱8-1中取出，可检验在测试样品上的钻削效果。
以上对本发明所提供的深海运载器钻削工具综合测试平台进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种深海运载器钻削工具综合测试平台，其特征在于：包括平台驱动测试组件（1）、平台底座组件（2）、钻削工具（3）、样品升降移动车（6）和模拟组件，模拟组件采用高压模拟组件（5）或常规水环境模拟组件（8），平台驱动测试组件（1）设置在平台底座组件（2）上，模拟组件放置在样品升降移动车（6）上，测试样品（4）放置在模拟组件内，钻削工具（3）位于平台驱动测试组件（1）和测试样品（4）之间，且钻削工具（3）与平台驱动测试组件（1）的底部连接；
所述平台驱动测试组件（1）包括姿态锁紧板（1-1）、水平定位板（1-5）、进给机构、钻削工具驱动机构和姿态调整机构，姿态锁紧板（1-1）的顶部与水平定位板（1-5）固定连接，姿态锁紧板（1-1）的底部与平台底座组件（2）之间通过姿态调整机构连接；
所述进给机构包括进给伺服电机（1-3）、滚珠丝杠（1-9）、进给伺服电机联轴器（1-10）、滚珠丝杠螺母（1-12）和运动滑座（1-6），进给伺服电机（1-3）固定在水平定位板（1-5）上，滚珠丝杠（1-9）通过进给伺服电机联轴器（1-10）与进给伺服电机（1-3）的输出轴连接，滚珠丝杠螺母（1-12）套在滚珠丝杠（1-9）上，滚珠丝杠螺母（1-12）通过压力传感器（1-13）与运动滑座（1-6）连接，运动滑座（1-6）与钻削工具驱动机构连接；
所述钻削工具驱动机构包括钻削工具驱动伺服电机（1-4）、钻削工具联轴器（1-7）、扭矩传感器（1-8），钻削工具驱动伺服电机（1-4）固定在运动滑座（1-6）上，钻削工具（3）通过钻削工具联轴器（1-7）与钻削工具驱动伺服电机（1-4）连接，钻削工具（3）与钻削工具联轴器（1-7）之间设有扭矩传感器（1-8）；
所述姿态调整机构包括姿态调整杆（1-11）、姿态调整槽（1-14）和姿态锁紧螺钉（1-15）， 姿态调整杆（1-11）的端部与姿态锁紧板（1-1）的底部固定连接，姿态锁紧板（1-1）的底部还设有数个姿态调整槽（1-14），姿态锁紧板（1-1）通过姿态锁紧螺钉（1-15）与平台底座组件固定连接，姿态锁紧螺钉（1-15）设置在姿态调整槽（1-14）内；
所述平台底座组件（2）包括底座（2-4）、样品箱调整螺杆（2-3）、样品箱调整螺母（2-5）和角度尺（2-1），底座（2-4）的顶部通过姿态锁紧螺钉（1-15）与姿态锁紧板（1-1）固定连接，底座（2-4）的顶部固定有角度尺（2-1），底座（2-4）的下部沿其高度方向间隔固定有数个样品箱调整螺母（2-5），样品箱调整螺母（2-5）内设有样品箱调整螺杆（2-3），样品箱调整螺杆（2-3）位于模拟组件的外侧；
所述高压模拟组件（5）包括高压模拟舱体（5-14）、上舱盖（5-15）、下舱盖（5-12）、支撑体（5-9）和旋转手柄（5-8），上舱盖（5-15）、下舱盖（6-12）分别与高压模拟舱体（5-14）的顶部和底部密封连接，下舱盖（5-12）的上表面设有样品定位槽（5-7），测试样品位于样品定位槽（5-7）内，钻削工具（3）通过高压传动杆（7）与钻削工具驱动伺服电机（1-4）连接，钻削工具（3）位于高压模拟舱体（5-14）内，高压传动杆（7）和上舱盖（5-15）之间密封连接；
所述高压模拟舱体（5-14）上分别设有打压口（5-4）和泄压口（5-3），打压口（5-4）内设有压力球（5-5）和与压力球（5-5）连接的压力弹簧（5-6）；
所述下舱盖（5-12）内设有环形的下舱盖定位槽（5-10），下舱盖定位销（5-11）依次穿过高压模拟舱体（5-14）和下舱盖定位槽（5-10），下舱盖定位销（5-11）与高压模拟舱体（5-14）之间采用螺纹配合，下舱盖定位销（5-11）与下舱盖定位槽（5-10）之间采用间隙配合，下舱盖（5-12）的底部中心固定有旋转手柄（5-8），下舱盖（5-12）的底部固定有支撑体（5-9），支撑体（5-9）与其下方的样品升降移动车（6）连接；
所述高压模拟舱体（5-14）的外侧壁通过高压定位环（5-16）与样品箱调整螺杆（2-3）连接；
所述常规水环境模拟组件（8）包括样品箱（8-1）、样品托盘（8-7）、样品箱调整套（8-3）和样品调整螺杆（8-5），样品箱（8-1）放置在样品升降移动车（6）上，样品托盘（8-7）放置样品箱（8-1）的底部，样品托盘（8-7）的外侧壁固定有样品托盘吊耳（8-6）；
所述样品箱（8-1）的外侧固定有数个样品箱调整套（8-3），样品箱调整螺杆（2-3）与样品箱调整套（8-3）的端部接触，样品箱（8-1）的侧壁上还间隔固定有数个样品调整螺母（8-4），样品调整螺杆（8-5）对应的设置在样品调整螺母（8-4）内，且样品调整螺杆（8-5）的一端伸入样品箱（8-1）内，并朝向测试样品（4）。
2.根据权利要求1所述的深海运载器钻削工具综合测试平台，其特征在于：所述水平定位板（1-5）的底部固定有数根进给导向轨道（1-2），运动滑座（1-6）滑动套在进给导向轨道（1-2）上。
3.根据权利要求1所述的深海运载器钻削工具综合测试平台，其特征在于：所述测试样品（4）和样品定位槽（5-7）的外形相同，测试样品（4）和样品定位槽（5-7）之间采用过渡配合。
4.根据权利要求1所述的深海运载器钻削工具综合测试平台，其特征在于：所述样品箱（8-1）的侧壁设有透明的观察窗（8-2）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110836277.8A CN113588309B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 深海运载器钻削工具综合测试平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110836277.8A CN113588309B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 深海运载器钻削工具综合测试平台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113588309A CN113588309A (zh) | 2021-11-02 |
| CN113588309B true CN113588309B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=78249629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110836277.8A Active CN113588309B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 深海运载器钻削工具综合测试平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113588309B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4142594A (en) * | 1977-07-06 | 1979-03-06 | American Coldset Corporation | Method and core barrel apparatus for obtaining and retrieving subterranean formation samples |
| KR20140129586A (ko) * | 2013-04-30 | 2014-11-07 | 대우조선해양 주식회사 | 시추 장비 테스트 장치 및 방법 |
| CN106368693A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-01 | 宁波介量机器人技术有限公司 | 一种深海钻井取样机器人 |
| CN107271174A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 一种深水环境模拟试验台及深水环境模拟试验方法 |
-
2021
- 2021-07-23 CN CN202110836277.8A patent/CN113588309B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4142594A (en) * | 1977-07-06 | 1979-03-06 | American Coldset Corporation | Method and core barrel apparatus for obtaining and retrieving subterranean formation samples |
| KR20140129586A (ko) * | 2013-04-30 | 2014-11-07 | 대우조선해양 주식회사 | 시추 장비 테스트 장치 및 방법 |
| CN106368693A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-01 | 宁波介量机器人技术有限公司 | 一种深海钻井取样机器人 |
| CN107271174A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 长沙矿山研究院有限责任公司 | 一种深水环境模拟试验台及深水环境模拟试验方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨磊 ; 丁忠军 ; 李德威 ; 李宝钢 ; 杨雷 ; 任玉刚 ; 刘庆亮 ; 刘敬喜 ; .深海原位取芯钻机作业机理分析及实验研究.海洋技术学报.2015,(第01期),全文. * |
| 杨进 ; 刘书杰 ; 周建良 ; 严德 ; 田瑞瑞 ; 李春 ; .深水石油钻采工程模拟试验装置的研制.石油机械.2011,(第08期),全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113588309A (zh) | 2021-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110398389A (zh) | 一种岩土工程勘察用岩土取样装置 | |
| CN108981972B (zh) | 一种可同时测量剪切力和圆锥指数的车载测量仪 | |
| CN107914030A (zh) | 一种壁挂式太阳能安装用钻孔设备 | |
| CN113588309B (zh) | 深海运载器钻削工具综合测试平台 | |
| CN212565188U (zh) | 一种便于使用的测绘用支撑装置 | |
| CN210199106U (zh) | 土壤检测装置 | |
| CN112903283A (zh) | 翻板阀磁力闭合性能测试设备及测试方法 | |
| CN116793624A (zh) | 一种土木结构抗震实验装置 | |
| CN115370281B (zh) | 一种减缓土层形变的土层钻进设备 | |
| CN208206679U (zh) | 钻孔内围岩力学参数原位测试综合试验装置 | |
| CN116698405A (zh) | 一种快装式发动机轴承强度测试装置 | |
| CN214894186U (zh) | 一种公路工程试验施工检测装置 | |
| CN216055622U (zh) | 一种便于调节的电气工程用维修装置 | |
| CN109540723A (zh) | 一种单刃直线切削负载特性测试平台 | |
| CN213714785U (zh) | 一种岩土工程勘察取样装置 | |
| CN210775058U (zh) | 一种整箱质量检测机 | |
| CN115037843A (zh) | 一种机械设计用逆向扫描装置 | |
| CN203502191U (zh) | 一种撞击试验装置 | |
| CN211121092U (zh) | 一种三维光学扫描调节平台 | |
| CN209525032U (zh) | 油门踏板承受力实验设备 | |
| CN112945545A (zh) | 翻板阀磁力闭合性实验方法 | |
| CN218546740U (zh) | 一种长岩心试验装置 | |
| CN219057104U (zh) | 一种用于工业机器人制造的性能测试装置 | |
| CN217277039U (zh) | 一种环境检测用取样装置 | |
| CN215115675U (zh) | 一种电磁超材料隔振器的力学性能测试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |