ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГЛИНИСТЫХ КОРОК

Устройство относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно, к технике контроля фрикционных свойств буровых растворов.
Известен прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок (Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И. Противоизносные и смазочные свойства буровых растворов. М., Недра, 1980, с.40, рис.8), включающий основание, вкладыш с исследуемой глинистой коркой, груз - цилиндр, узел крепления в виде динамометра, который одним концом связан с грузом - цилиндром, а другим концом - посредством нити - с валом электродвигателя.
Недостатком данного прибора является низкая точность измерения.
Известен прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок (патент РФ №42319) принятый за прототип. Прибор содержит основание, установленные на нем вкладыш, груз - цилиндр, соединенный через пружину с индикатором, электродвигатель и узел соединения индикатора с валом электродвигателя.
Недостатком данного прибора является низкая точность измерения. Это обусловлено упругостью нити узла соединения индикатора с валом электродвигателя, неравномерностью линейной скорости перемещения груза - цилиндра, обусловленное увеличением приводного шкива с наматыванием каждого витка нити на шкив, а также сложность и неточность тарировки узла замера тягового усилия.
Задачей, на решение которой направлено устройство, является повышение точности контроля фрикционных свойств буровых растворов.
Технический результат состоит в повышении точности определения коэффициента трения.
Поставленные задача и технический результат достигаются тем, что в известном приборе для исследования фрикционных свойств глинистых корок, содержащем основание, установленные на нем электродвигатель, уровень и вкладыш, в котором размещен груз -цилиндр, связанный посредством узла соединения с валом электродвигателя, и узел замера тягового усилия, в отличие от прототипа, на основании установлена П-образная направляющая, внутри нее размещена зубчатая рейка, на валу электродвигателя установлено
зубчатое колесо, образуя с зубчатой рейкой реечную пару, к левому торцу зубчатой рейки прикреплен рычаг, установленный вертикально, прибор снабжен индикатором - динамометром, соединенным с одной стороны с верхним концом рычага, а с другой стороны, посредством жесткой тяги, с грузом - цилиндром.
На фиг. изображена принципиальная схема прибора.
Прибор для исследования фрикционных свойств глинистых корок содержит основание 1, на нем установлен электродвигатель 2, вкладыш 3 и уровень 4. Во вкладыше 3 размещен груз-цилиндр 5. На основании 1 установлена П-образная направляющая 6, на ней размещена зубчатая рейка 7. На валу электродвигателя 2 установлено зубчатое колесо 8. К левому торцу зубчатой рейки 7 прикреплен рычаг 9. Прибор снабжен индикатором - динамометром 10, соединенным с рычагом 9 и посредством жесткой тяги 11 с грузом-цилиндром 5.
Прибор работает следующим образом.
Основание 1 выставляют в горизонтальном положении регулировочными винтами 12 по уровню 4. В выемку вкладыша 3 размещают глинистую корку, на которую кладут груз-цилиндр 5. Включают электродвигатель 2. При вращении вала электродвигателя 2 посредством реечной пары перемещается зубчатая рейка 7 по направляющей 6, через рычаг 9 передает тяговое усилие на индикатор - динамометр 10, фиксирует его и через жесткую тягу 11 передает на груз-цилиндр 5.
В момент, когда груз-цилиндр 5 сдвигается, по индикатору-динамометру 10 определяют величину страгивающего усилия. Коэффициент трения определяют по известной зависимости -  где
к
φ - коэффициент трения
F - тяговое усилие (момент страгивания груза-цилиндра)
G - вес груза-цилиндра
В известных приборах для исследования фрикционных свойств глинистых корок погрешность измерения вызвана наложением на величину страгивающего усилия погрешности, связанной с инерционной составляющей жесткости пружины индикатора и упругости нити, связывающей пружину индикатора с валом электродвигателя. В заявляемом техническом решении все элементы, связывающие привод с грузом - цилиндром, практически безинерционны, а значит, указанная погрешность отсутствует. Кроме того, прибор позволяет прямым способом посредством индикатора - динамометра определять страгивающее усилие, что так же повышает точность замера.