[发明专利]水平井牵引器爬行轮磨损试验台及在线监测装置与方法

说明书

一种水平井牵引器爬行轮摩擦磨损试验台及在线监测装置和方法，水平井牵引器爬行轮磨损试验台根据水平井牵引器的工作原理，可对爬行轮与油管或套管接触的摩擦力进行实验测试，模拟了原油润滑条件下水平井牵引器爬行轮的运动特性，具有结构小，装配方便，操作简单的优点。水平井牵引器爬行轮磨损在线监测实验装置与方法，可为水平井牵引器的爬行轮提供磨损寿命测试试验，校验爬行轮的强度，为牵引器爬行轮的设计提供重要理论依据，水平井牵引器爬行轮磨损在线监测可有效监测爬行轮的磨损状况，有效避免了仿真计算误差，对水平井牵引器驱动机构优化，以及提升其井下爬行能力起到了重大的推动作用。

技术领域

本发明属于油井开采技术领域，具体涉及到一种水平井牵引器的爬行轮摩擦磨损试验台及水平井牵引器爬行轮磨损在线监测装置和方法。

背景技术

水平井牵引器可依靠爬行轮与套管壁接触摩擦产生牵引力，两者长时间接触运行会引起爬行轮轮齿磨损，进而造成牵引器打滑甚至牵引失效现象，影响其井下爬行距离，导致测井作业不能正常进行。因此，开展爬行轮摩擦磨损实验研究，对提高水平井牵引器的爬行距离与运动性能具有重要的现实意义。

现有水平井牵引器水平井牵引器爬行轮磨损研究大多依据摩擦副磨损机理进行数值计算仿真，其理论依据不充分，所建水平井牵引器爬行轮磨损模型大多采用简化处理，模型精度不够高，导致仿真模型预测结果与实际情况存在较大误差，不能够准确反映爬行轮轮齿磨损的实际情况(孙可平,杨东超,常旭,等.爬行器驱动轮与套管管壁斜压过程分析[J].清华大学学报:自然科学版,2019(12):1016-1028)。为了研究摩擦副磨损，专利CN201210182672.X公开了一种封闭力流式齿轮箱磨损油液监测试验台，通过监测试验产生的磨损颗粒信息，实现齿轮磨损的在线监测，为齿轮点蚀，胶合，磨损等失效机理的研究提供实验数据。专利CN201110107681.8公开了一种在线可控摩擦系数与滑差的滚动摩擦磨损试验机，可在线控制摩擦系数和滑差并能实时测量试样直径的变化并补偿直径变化引起的摩擦系数与滑差的测量误差，实现了摩擦系数的摩擦磨损试验。然而，所述专利CN201210182672.X仅可用于磨损过程及磨损失效的监测试验，且CN201110107681.8局限于摩擦系数的测量实验，两者均无法实现摩擦与磨损变化的同时监测试验，其结构原理亦不能有效支撑水平井牵引器运行过程中爬行轮轮齿摩擦磨损情况的模拟装置设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、操作简单、准确度高、可对水平井牵引器的爬行轮进行磨损测试的水平井牵引器爬行轮磨损试验台。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：底座上设置有第一支架，第一支架上铰接有平衡杆，位于第一支架一侧平衡杆上设置有第一砝码，位于第一支架另一侧平衡杆上表面设置有加载杆、底部设置有加载板，加载杆上设置有第二砝码，加载板底部设置有平衡杆维稳机构，平衡杆维稳机构底部设置有压力传感器组件，压力传感器组件底部设置有上支撑座，上支撑座的侧面设置有上连接轴、底部设置有竖轴，竖轴上套设有弹簧，竖轴下端伸入到位于底座上的下支撑座的竖向通孔a内，连接轴上设置有推杆，推杆上设置有二级减速机构，二级减速机构的动力输出轴上设置有爬行轮，底座上设置有电机安装架，电机安装架上设置有电机，电机的动力输出轴与二级减速机构相联，位于爬行轮的一侧底座上设置有滚轮安装架，滚轮安装架上设置有滚轮轴，滚轮轴上设置有对滚轮和扭矩传感器，对滚轮侧面与爬行轮接触，位于爬行轮下方底座上设置有储油槽。

作为一种优选的技术方案，所述的平衡杆维稳机构为：外连接筒内设置有内连接筒，内连接筒的上端设置在加载板上，内连接筒下端加工有锥形槽，外连接筒底部加工有通槽，内连接筒与外连接筒之间设置有球形块，球形块突出通槽作用在压力传感器组件上。

作为一种优选的技术方案，所述的二级减速机构为：电机的动力输出轴上设置有小链轮和驱动臂，驱动臂上设置有大链轮轴和爬行轮轴，大链轮轴和爬行轮轴的轴线与电机动力输出轴的轴线平行，大链轮轴的另一端设置在推杆上，大链轮和小链轮上设置有链条，大链轮轴上设置有小齿轮，爬行轮轴上设置有与小齿轮相啮合的大齿轮，爬行轮轴的端部设置有爬行轮。