СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИЛИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КЛЮЧЕЙ

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КЛЮЧЕЙ
Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для проверки буровых ключей, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.
Известен способ измерения крутящего момента затяжки резьбовых соединений и динамометрический ключ для его осуществления, заключающийся в приложении к затянутому резьбовому соединению крутящего момента, перевод резьбового соединения из состояния покоя в состояние движения, поворот на заданный угол, не превышающий 8÷10°, и измерение крутящего момента при достижении углом поворота заданного значения. При этом крутящий момент к резьбовому соединению прикладывается в направлении отвинчивания, измеряется фактический угол, на который произошло отвинчивание резьбового соединения. Затем осуществляется поворот резьбового соединения в направлении завинчивания. При повороте резьбового соединения на угол, измеренный при отвинчивании, производится измерение крутящего момента, а измеренное значение крутящего момента будет соответствовать крутящему моменту затяжки резьбового соединения. Динамометрический ключ содержит датчик момента, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры памяти, датчик угла поворота, первый счетчик импульсов, цифровой индикатор, первый и второй элементы индикации, кнопку управления, шину «Напряжение логической единицы», второй счетчик импульсов, первое и второе сравнивающие устройства, первый и второй триггеры, снабжен первым, вторым, третьим и четвертым элементами И, элементом НЕ, третьим элементом индикации и аналоговым компаратором(патент РФ № RU 2550373, МПК G01L 5/24, опубл. 10.05.2015 г).
Известен стенд для тарировки и проверки резьбозавертывающего инструмента на крутящий момент. Испытываемый гайковерт соединяют с головкой под ключ, и включают привод, гайковерта. Создаваемый приводом крутящий момент через головку под ключ, шпиндель, рычаг 5 и шток 8 передается на динамометр 7. При этом шпиндель вместе с рычагом 5 и храповым колесом 4 поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол, а храповая собачка 10 проскальзывает относительно зубьев храпового колеса и фиксирует положение последнего. Поворот шпинделя ограничивается жесткостью упругого элемента динамометра 7. По достижении предельного крутящего момента гайковерт отсоединяют от головки под ключ. При этом положение шпинделя вместе с рычагом 5 и храповым колесом 4 зафиксировано храповой собачкой 10. Затем считывают показания динамометра и поворачивают рукоятку 20 по часовой стрелке, вместе с ней поворачивается диск 14 вокруг пальца 13, при этом цилиндрическая поверхность диска 14 начинает взаимодействовать с выступом 12 храповой собачки 10 и выводит последнюю из зацепления с зубьями храпового колеса 4. Одновременно с этим выбирается зазор между упором 6 и кронштейном 18. Поворотом рукоятки 20 вместе с ней возвращаются в исходное положение шпиндель и рычаг 5 (патент РФ №RU1747254, МПК В25В 21/00, опубл. 15.07.1992 г.).
Поставлена задача, создать конструкцию стенда для проверки буровых ключей АКБ и ГКШ на соответствие требованиям технической документации и подтверждения их работоспособности.
Поставленная задача решается тем, что создана конструкция стенда для испытания гидравлических и пневматических ключей состоящая из основания, установленных на нем тумбы с кареткой для стационарного автоматизированного бурового ключа, стойки, снабженной, по меньшей мере, одним кронштейном с втулкой для размещения завинчиваемой трубы, по меньшей мере, одного держателя трубы, по меньшей мере, одного рычага, один конец которого выполнен с элементом для фиксации трубы и контактирует с шарнирной опорой, а другой - связан с динамометром с индикатором и закрыт защитной площадкой, для ограничения хода рычага при свинчивании труб установлен упор.
Элемент для фиксации трубы выполнен в виде стакана или кольцевого буртика. На стойке расположен подвес для размещения подвесного гидравлического ключа. Для придания жесткости стенд снабжен кронштейнами и косынками. Показания динамометра считываются с индикатора.
Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений, совпадающих по совокупности существенных признаков с заявляемым техническим решением, что позволило сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Техническое решение поясняется чертежами:
Фиг. 1 - стенд для испытания гидравлических и пневматических ключей, вид спереди в разрезе;
Фиг. 2 - стенд для испытания гидравлических и пневматических ключей, вид сверху в разрезе.
Стенд для испытания гидравлических и пневматических ключей состоит из основания 1, на котором установлена тумба 2 с кареткой, предназначенная для установки на ней стационарного автоматизированного бурового ключа, стойка 3. Тумба 2 и стойка 3 закреплены на основании 1 при помощи косынок.
Основание 1 стенда крепится на фундамент шестью анкерными болтами. Между основанием и фундаментом устанавливаются регулировочные пластины для регулировки.
На основании 1 закреплены подставки 4 под шарнирную опору для рычагов 5 и 6. В качестве шарнирной опоры может использоваться, например шарик или упорный подшипник. Один конец рычагов 5 и 6 выполнен с элементом 7 для фиксации трубы и контактирует с шарнирной опорой.
Элемент 7 для фиксации трубы выполнен в виде кольцевого буртика или съемного стакана с кольцевым выступом, размещенного в отверстии рычагов 5 и 6 без возможности проворота. Стакан может быть выполнен за одно целое с рычагами 5 и 6. Свободные концы рычагов 5 и 6 связаны с динамометрами 8, показания которых отображаются на индикаторах 9. Связь свободных концов рычагов 5 и 6 с динамометрами 8 осуществлена посредством вилок 10 и пальцев 11. Вилки 10 зафиксированы на пальцах 11 при помощи шплинтов. Динамометры 8 связаны с датчиками 12 посредством винтов с регулировочной гайкой.
Для ограничения хода рычагов 5 и 6 при свинчивании труб установлены, при помощи косынок, упоры 13, ограничивающие ход рычагов 5 и 6 и снабженные мягкими подкладками и накладками. Свободные концы рычагов 5 и 6 с динамометрами 8 и с индикаторами 9 и закрыты защитными площадками 14, которые закреплены на основании 1 при помощи стоек 15.
На основании 1 установлены держатели 16 труб, закрепленные на основании 1 при помощи косынок 17.
На стойке 3 закреплены кронштейн 18, на конце которого приварена втулка 19 и кронштейн 20, к которому присоединен кронштейн 21. На одном конце кронштейна 21 приварена втулка 22, а на другом конце расположен подвес 23, предназначенный для навешивания бурового ключа ГКШ. Втулки 19 и 22 предназначены для размещения в них завинчиваемой трубы.
Стенд работает следующим образом.
Стенд имитирует свинчивание и навинчивание буровых труб. Стенд предназначен для испытания гидравлических/пневматических ключей для свинчивания и развинчивания труб разного диаметра и имеет два поста: №1 для трубы ⌀ 194 мм и №2 - для трубы ⌀ 146 мм.
Перед началом работы стенда проверяются все механические, гидравлические, пневматические, электрические части.
Рассмотрим работу стенда для ключа АКБ-4.
В держатель 16 поста №1 устанавливают испытательную трубу, которая фиксируется нижним концом на элементе 7 для фиксации труб рычага 5. Во втулку 22 устанавливают завинчиваемую трубу. Испытательная и завинчиваемая трубы выполнены с резьбовыми концами, которые соединяют муфтой 24. Первоначально муфта 24 навинчена на испытательной трубе. Устанавливают ключ АКБ-4 на каретку тумбы 2 в направлении на резьбовой стык трубы испытательной. Производят надежный захват завинчиваемой трубы верхним трубозажимным устройством, а нижним трубозажимным устройством производят удерживание испытательной трубы. При завинчивании трубы в соединительную муфту 24 испытательная труба ⌀ 146 мм испытывает сопротивления от нагрузки свинчивания и передает его через рычаг 5, который растягивает динамометр 8 ДОР-3-50И. Таким образом, на индикаторе 9 динамометра 8, показывающем усилие в кН, сразу отображается крутящий момент в кНм.
Ограничение хода рычага 5 производится упором 13. Регулировка положения динамометра 8 и величины хода рычага 5 осуществляется регулировочной гайкой. Аналогичным образом работает пост №2 стенда, рассчитанный на больший крутящий момент. Настройка ключа АКБ-4 осуществляется следующим образом: В ключе АКБ устанавливают клапан рычага ключа посередине правой нажимной площадки рычага ключа и упор ограничителя момента на риску 9,4 кНм. После чего производят трехкратное свинчивание с докреплением резьбового стыка, фиксируя каждый раз показания динамометра 8 при докреплении и высчитывают среднее арифметическое значение крутящего момента. Затем устанавливают и закрепляют клапан рычага ключа посередине левой нажимной площадки рычага ключа, производят трехкратное свинчивание с докреплением при ограничении крутящего момента в 24 кНм, каждый раз фиксируя показания динамометра 8 при докреплении и высчитывают среднее арифметическое значение крутящего момента. Если среднее значение крутящего момента в обеих точках оказалось больше, чем 9,8 и 25 кНм соответственно, то убирают из клапана рычага ключа одну, две или три регулировочных шайбы, в зависимости от величины превышения показателей крутящего момента. Если среднее значение крутящего момента в обеих точках оказалось меньше, чем 9,0 и 23 кНм соответственно, то добавляют в клапан рычага ключа одну или две регулировочные шайбы, в зависимости от величины занижения показателей крутящего момента. Если среднее значение крутящего момента в обеих точках отклоняется в разные стороны - в одной точке превышает, а в другой точке занижает крутящий момент, то количество шайб регулировочных в клапане не меняют.
Определившись с количеством регулировочных шайб в клапане, продолжают тарировку рычага ключа ограничения момента. Если количество шайб в клапане не изменялось, повторяют испытания.
Если среднее значение крутящего момента оказалось больше, чем 9,4 кНм, то двигают клапан рычага ключа вправо - ближе к кронштейну рычага ключа. Если среднее значение крутящего момента оказалось меньше 9,4 кНм, то двигают клапан рычага ключа влево - дальше от кронштейна рычага ключа. После этого снова производят трехкратный цикл испытаний и вычисляют среднее арифметическое значение крутящего момента. Поиск правильного положения клапана рычага ключа производят до тех пор, пока вычисленное среднее значение крутящего момента не окажется лежащим в интервале 9,0-9,8 кНм.
После этого двигают правый указатель рычага, выставив его правым срезом точно по оси найденного положения клапана рычага ключа, и надежно фиксируют его, затянув болт крепления. По левому краю правого указателя делают контрольную риску на рычаге ключа (сверху).
Если количество шайб в клапане изменялось, повторяют испытания. Если среднее значение крутящего момента оказалось больше 24 кНм, то двигают клапан рычага ключа вправо - ближе к кронштейну рычага ключа. Если среднее значение крутящего момента оказалось меньше 24 кНм, то двигают клапан рычага ключа влево - дальше от кронштейна рычага. Поиск правильного положения клапана рычага ключа производят до тех пор, пока вычисленное среднее значение крутящего момента не окажется лежащим в интервале 23-25 кНм.
После этого двигают левый указатель рычага ключа, выставив его левым срезом точно по оси найденного положения клапана рычага ключа, и надежно фиксируют его, затянув болт крепления. По правому краю левого указателя делают контрольную риску на рычаге ключа (сверху).
Устанавливают ключ АКБ-4 в направлении на резьбовой стык трубы испытательной пост №2. Упор ограничителя крутящего момента опускают в самое нижнее положение, чтобы исключить срабатывание ограничителя крутящего момента. Качают давление в ресивере стенда до 1 МПа. После этого производят докрепление до остановки пневмомотора (докрепление можно производить в три подхода с остановками для подкачки давления в ресивере стенда до 1 МПа). Фиксируют показания динамометра 7 при докреплении. Испытание на максимальный крутящий момент при докреплении производят трехкратно и вычисляют максимальный крутящий момент ключа при докреплении по максимальному показателю динамометра, полученному в трех испытаниях. Максимальный крутящий момент при докреплении должен лежать в интервале 65-80 кНм.
Производят обработку под штифты по предварительным отверстиям в правом и левом указателях, не нарушая найденного в процессе испытаний положения указателей. Производят штифтование.
Таким образом, создана конструкция стенда для испытания гидравлических и пневматических ключей, на котором проводится проверка буровых ключей АКБ и ГКШ на соответствие требованиям технической документации и подтверждения их работоспособности.
Технический результат достигнут.
Стенд может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.