СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к оборудованию для сервисного обслуживания гидравлических забойных двигателей (ГЗД) и предназначена для обкатки и испытаний ГЗД, как новых, так и после проведения ремонта.
Важнейшими параметрами работоспособности ГЗД являются частота вращения ГЗД на холостом ходу и перепад давления в режиме холостого хода. Величина этих параметров, проконтролированная при проведении испытаний, говорит о соответствии геометрии зацепления зубьев ротора и статора двигательной секции ГЗД требованиям конструкторской документации, об отсутствии утечек жидкости в рабочих полостях двигательной секции ГЗД, о правильности выполнения протоков и отсутствии помех в рабочих органах шпиндельной секции ГЗД. Допуск на величину частоты вращения ГЗД на холостом ходу и перепад давления в режиме холостого хода установлен разработчиками в размере 10%, в то время как на другие параметры работоспособности ГЗД, такие как частота вращения ГЗД в режиме максимальной мощности, момент силы в режиме максимальной мощности, перепад давления в режиме максимальной мощности, КПД и максимальная мощность, допуск установлен в размере 20%.
Известен горизонтальный стенд ПФВНИИБТ, включающий установочную базу с балансирными опорами (люнетами), тормозное устройство в виде шинно-пневматической муфты и электродвигателя-генератора постоянного тока, насос стенда и приемный бак. (Д.Ф. Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н. Гноевых Справочное пособие. «Винтовые забойные двигатели», Москва, Недра, 1999г., стр. 221 -222).
Недостатком стенда является невысокий уровень точности снимаемых параметров частоты вращения ГЗД на холостом ходу вследствие большого момента инерции соединительных муфт, сальникового шпинделя, шестерен редуктора и ротора электродвигателя мотор-редуктора стенда, искажающего показания датчика тахометра.
Известен стенд РГУ нефти и газа им. Губкина, включающий установочную базу с зажимами, тормозное устройство, насос, датчик оборотов (Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых Справочное пособие. «Винтовые забойные двигатели», Москва, Недра, 1999г., стр. 222-224). Этот стенд является наиболее близким аналогом и взят за прототип полезной модели.
Недостатком стенда в прототипе является невысокий уровень точности снимаемых параметров частоты вращения ГЗД на холостом ходу вследствие использования клиноременной передачи от электромагнитного порошкового тормоза серии ПТ-6 М 1 к ГЗД. Изменение частоты вращения, передаваемой клиноременной передачей от ГЗД на вал электромагнитного порошкового тормоза, при деформации ремня в процессе натяжения и удлинении
ремня в процессе работы, искажает величину контролируемой частоты вращения ГЗД, а также вследствие наличия остаточного тормозного момента при нулевом значении намагничивающего тока (I=0 а) в электромагнитном порошковом тормозе серии ПТ-6 М 1. Это является недостатком всех порошковых муфт из-за остаточного магнетизма рабочей смеси, состоящей из порошка карбонильного железа и минерального масла. Остаточный тормозной момент достигает до 10% от номинального, составляя для указанной муфты 6 Нм.
В прототипе датчик оборотов (тахометр) установлен на вал электромагнитного порошкового тормоза, который соединен с ГЗД клиноремен-ной передачей.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение точности снимаемых параметров частоты вращения ГЗД на холостом ходу, обеспечение повышения качества выпускаемых ГЗД.
Поставленная задача решается за счёт известного стенда для обкатки и испытаний гидравлических забойных двигателей (ГЗД), включающий установочную базу с зажимными устройствами для закрепления корпуса ГЗД, тормозное устройство, насос, датчик оборотов, для повышения точности снимаемых параметров частоты вращения ГЗД на холостом ходу датчик оборотов установлен, согласно полезной модели, на приспособлении, обеспечивающем подключение датчика оборотов непосредственно к ГЗД, при этом приспособление имеет корпус, элементы передачи вращения, установленные на подшипниках, и муфту отключения, образующую
быстроразъёмное соединение вала приспособления с валом тормозного устройства и установленную с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении, при котором происходит отключение тормозного устройства от ГЗД при проведении измерения частоты вращения ГЗД на холостом ходу, что обеспечивает качество производимых измерений.
На фиг.1 показан общий вид стенда для обкатки и испытаний ГЗД На фиг.2 - общий вид приспособления для замера частоты вращения ГЗД на холостом ходу
На фиг.3 - общий вид муфты отключения На фиг.4 - сечение муфты отключения по стрелке А Показанный на фиг.1 стенд включает насос 1, установочную базу 2, блок датчиков 3 расхода и давления жидкости и пульт управления 4.
Установочная база 2 включает раму 5, зажимные устройства 6, тормозное устройство 7, гидроотбойник 8, приспособление 9 для замера частоты вращения ГЗД на холостом ходу, переводник 10, полумуфты 11, 12, зубчатую муфту 13, муфту отключения 14, датчик момента 15.
В качестве тормозного устройства 7 используется электромагнитный порошковый тормоз типа ПТ, который при всех недостатках, связанных с остаточным тормозным моментом, обладает рядом существенных достоинств, таких как малые габариты, контроль активного крутящего момента, удобство контроля частоты вращения, разумная цена. На тормозное устройство 7 установлен датчик момента 15. Тормозное устройство 7 закреплено на раме 4 неподвижно.
Показанное на фиг.2 приспособление 9 для замера частоты вращения ГЗД на холостом ходу включает корпус 16, в который установлены два вала 17 и 18 в подшипниках 19, 20 и 21. Подшипники 19 и 21 шариковые радиальные, воспринимающие радиальную нагрузку, подшипник 20 роликовый конический, воспринимающий одновременно и радиальную и осевую нагрузки, возникающие в процессе работы ГЗД при проведении испытаний на стенде. На вал 17 запрессовано зубчатое колесо 22, выполненное из стали, а на вал 18 закреплено с помощью разрезной гайки 23 зубчатое колесо 24, выполненное из композиционного материала. На корпус 16 установлена крышка-кронштейн 25, которая фланцем 26 закрепляет подшипники 21 в корпусе 16, а на фланец 27 крышки-кронштейна 25 крепится датчик оборотов 28. Вал датчика оборотов 28 и конец вала 18 соединяются муфтой 29, входящей в комплект датчика оборотов 28. Концы вала 17 выполнены со шлицами.
Показанная на фиг. 3, 4 муфта отключения включает корпус 30 с нарезанными внутри шлицами, приваренную к корпусу 30 втулку 31 и фиксатор 32. Фиксатор 32 включает ось 33, закрепленную на оси 33 ручку 34 и пружину 35.
Приспособление 9 закреплено на раме 5 стенда (фиг.1). На один конец вала 17 (фиг.2) приспособления 9 с помощью шлицевого соединения установлена зубчатая муфта 13 (фиг.1). На другой конец вала 17 (фиг.1) с помощью шлицевого соединения установлена муфта отключения 14 (фиг.1), соединяющая вал 17 (фиг.2) и вал тормозного устройства 7 (фиг.1).
Муфта отключения 14 (фиг.1) имеет возможность перемещаться вдоль вала 17 (фиг.2) и вала тормозного устройства 7, соединяя или разъединяя их, при этом, заняв определенное положение, муфта отключения 14 (фиг.1) закрепляется с помощью фиксатора 32 (фиг.3) в отверстиях выполненных в обеих валах. Разъединив вал тормозного устройства 7 (фиг.1) и вал 17 (фиг.2) с помощью муфты отключения 14 замеряется частота вращения ГЗД на холостом ходу датчиком оборотов 28 (фиг.2), соединив валы с помощью муфты отключения 14 (фиг.1) замеряется частота вращения ГЗД датчиком оборотов 28 (фиг.2) в рабочем режиме и тормозной момент датчиком момента 15 (фиг.1).
Таким образом, предлагаемая конструкция полезной модели с приспособлением 9 (фиг.1), закрепленным на раме 5 между ГЗД и тормозным устройством 7, и с муфтой отключения 14 позволяет производить замер величины частоты вращения ГЗД на холостом ходу непосредственно с ГЗД, исключив влияние на ее величину остаточного момента тормозного устройства 7.
Стенд для обкатки и испытаний ГЗД работает следующим образом. Рама 5 заполняется водой. На вал ГЗД навинчиваются полумуфты 11 и 12, переводник 10. Полумуфта 12 имеет радиально расположенные отверстия для слива воды. Испытуемый ГЗД устанавливается в зажимные устройства 6 установочной базы 2. ГЗД полумуфтой 11 с помощью шлицевого соединения подсоединяется к зубчатой муфте 13. Зубчатая муфта 13 предназначена для компенсации эксцентриситета в двигательной секции
ГЗД. Зубчатая муфта установлена с помощью шлицевого соединения на вал 17 приспособления 9. ГЗД закрепляется в зажимных устройствах 6. Фиксатор 32 муфты отключения 14 выдвигается в верхнее положение, муфта отключения 14 передвигается на вал 17 приспособления 9 и фиксатором 32 закрепляется на нем. Вал 17 приспособления 9 и вал тормозного устройства 7 разъединяются. ГЗД через переводник 10 соединяется с буровым рукавом 36 насоса 1. С пульта управления 4 включается насос 1 и осуществляется управление процессом испытаний ГЗД на холостом ходу. Вода с помощью насоса 1 подается в ГЗД, проходит через ГЗД и полумуфту 12, собирается гидроотбойником 8 и направляется в раму 5, откуда забирается насосом 1. Расход и давление жидкости в режиме холостого хода ГЗД замеряются блоком датчиков 3, например, датчиком расхода НОРД-М-65-16,0 и датчиком давления, например, МИДА-ДИ-13 ПК, частота вращения выходного вала ГЗД на холостом ходу замеряется датчиком оборотов 28, установленным на приспособление 9, например, шифратором приращений модели Е6С2 - CWZ6C, производство Япония. Полученные данные обрабатываются компьютером пульта управления 4. С пульта управления 4 отключается насос 1.
Фиксатор 32 муфты отключения 14 выдвигается в верхнее положение, муфта отключения 14 передвигается в положение, в котором вал 17 приспособления 9 и и вал тормозного устройства 7 соединяются и фиксатором 32 закрепляется в этом положении. С пульта управления 4 включается насос 1 и осуществляется управление процессом испытаний ГЗД в рабочем
режиме. Расход и давление жидкости в рабочем режиме ГЗД замеряются блоком датчиков 3, частота вращения выходного вала ГЗД в рабочем режиме замеряется датчиком оборотов 28, установленным на приспособление 9, тормозной момент замеряется датчиком момента 15, например, силоизмерительным датчиком, ГСП 9035, установленным на тормозное устройство 7. Снимаемые параметры характеристик обрабатываются и распечатываются компьютером пульта управления 4.
В предлагаемой полезной модели приспособления 9 для замера частоты вращения выходного вала ГЗД на холостом ходу устанавливается на раму 4 между тормозным устройством 7 и ГЗД, через зубчатую муфту 13 непосредственно подсоединяется к ГЗД, а с помощью муфты отключения отсоединяется от тормозного устройства 7. При замере величины частоты вращения выходного вала ГЗД на холостом ходу исключается влияние на ее величину остаточного тормозного момента при нулевом значении намагничивающего тока (I=0 а) в электромагнитном порошковом тормозе серии ПТ и моментов инерции всех промежуточных элементов, что значительно повышает точность снимаемых характеристик, обеспечивает высокий уровень контроля и соответственно улучшает качество выпускаемых ГЗД в несколько раз по отношению к прототипу.
Предлагаемый стенд для обкатки и испытаний ГЗД прост в изготовлении и эксплуатации, обладает высокой ремонтопригодностью и простотой обслуживания, удобен при монтаже.