技术领域
[0001] 本实用新型涉及钻探与钻井工具试验领域，尤其涉及一种多功能金刚石轴承试验机。
背景技术
[0002] 在
现有技术中，金刚石轴承是井下钻具，特别是井下动
力钻具的关键部件之一，金刚石轴承一直工作在泥浆环境中，其摩擦、磨损、抗冲击等性能，以及工作寿命是井下动力钻具性能的主要影响因素。当前尚无对金刚石轴承进行测试的实验装备，仅仅是在金刚石轴承制造前，对制造轴承的金刚石片(聚晶金刚石或者
聚晶金刚石复合片)的抗冲击韧性、摩擦性能进行测试，由此推算轴承的性能。金刚石轴承实际
制造过程中，由于经历高温烧制或者
焊接过程，金刚石片的性能普遍下降，且单个金刚石片的性能无法表征多金刚石片组成的轴承的性能，使得当前对金刚石轴承的性能评估普遍存在较大差距，严重限制了井下工具的使用、评估与推广。实用新型内容
[0003] 针对上述现有技术中的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种多功能金刚石轴承试验机。
[0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 一种多功能金刚石轴承试验机，包括
支架、试验台，试验台安装在支架上，试验台包括轴承夹盘和轴承固定
法兰，轴承固定法兰可旋转的安装在轴承夹盘上方，轴承夹盘下方设置有球铰调平装置，球铰调平装置包括球形托盘、球形凸起和约束
弹簧，球形托盘和球形凸起的球面相互配合在一起，在球形托盘上表面和球形凸起的凸表面均铣有多圈圆槽，圆槽较浅可容纳润滑用的黄油，约束弹簧设置在球形托盘和球形凸起之间，约束弹簧以环形均匀设置在球形托盘与球形凸起之间。
[0006] 优选地，还包括液缸加载装置，所述液缸加载装置包括大液缸和小液缸，所述大液缸和小液缸均包括缸体和
柱塞杆，所述小液缸的缸体为大液缸的柱塞杆，所述小液缸的柱塞杆设置在所述大液缸的柱塞杆内，所述大液缸和小液缸均为柱塞缸，所述小液缸的柱塞杆连接在球形托盘的下方。
[0007] 优选地，还包括
抛光台，所述抛光台也设置在支架上。
[0008] 优选地，还包括
支撑轴，所述支撑轴设置在支架上，所述支撑轴成矩形分布在轴承夹盘四周，所述轴承夹盘在所述支撑轴上滑动，所述轴承固定法兰通过支撑板悬挂设置在支撑轴形成的矩形空间内。
[0009] 优选地，还包括法兰驱动系统，所述法兰盘驱动系统包括旋转
电机、主动轮、同步轮、传送皮带和减速器，所述旋转电机通过
水平悬挂
框架安装在支撑轴的一侧，所述旋转电机的
输出轴竖直朝上设置，输出轴连接主动轮，所述主动轮通过皮带连接同步轮，所述同步轮安装在支撑轴形成的矩形空间的上方，所述同步轮下方连接减速器，所述减速器输出端连接轴承固定法兰。
[0010] 优选地，所述减速器安装在支撑板上方，所述支撑板中间开孔，并在空中设置轴承座，所述连接轴一端连接减速器，另一端穿过支撑板上的轴承座与轴承固定法兰连接。
[0011] 优选地，还包括泥浆池，所述泥浆池内具有两个腔体，一个腔体内盛装泥浆，另一个腔体内盛装
抛光液。
[0012] 优选地，所述抛光台包括抛光电机、旋转顶尖盘、顶尖固定杆和固定架，所述抛光电机安装在支架上，所述旋转顶尖盘包括轴承托盘和顶尖回转体，所述顶尖回转体穿过轴承托盘中心并与轴承托盘固定连接，在旋转顶尖盘的两端分别设置有顶尖固定杆，所述顶尖固定杆与旋转顶尖盘
接触的端部开有圆槽，所述旋转顶尖盘的顶尖设置在所述圆槽内，所述旋转顶尖盘竖直安装，位于旋转顶尖盘顶部的顶尖固定杆安装在固定架的上板上，所述固定架安装在所述支架上，所述固定架的上板可拆卸的安装在固定架的支杆上方，所述抛光电机通过皮带带动旋转顶尖盘转动。
[0013] 优选地，在所述轴承夹盘边缘设置有防止泥
浆液在轴承夹盘转动过程中
离心力溅射的围挡。
[0014] 优选地，在所述轴承固定法兰与连接轴之间还安装有
扭矩传感器；所述液缸加载装置连接压力表。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型
实施例至少具有以下优点：
[0016] 本实用新型多功能金刚石轴承试验机可对金刚石轴承在泥浆冲洗状态下的整体的摩擦性能、磨损性能、启动力矩、工作寿命等进行测试，同时，可对金刚石轴承进行高速抛光、去除毛刺等操作。可利用该多功能试验机，进行金刚石轴承技术开发、出厂性能测试等工作。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型多功能金刚石轴承试验机的结构示意图；
[0018] 图2为图1
中轴承夹盘和球铰调平装置部位的局部放大图；
[0019] 图3为本实用新型多功能金刚石轴承试验机的球铰调平装置的球形托盘的结构示意图；
[0020] 图4为本实用新型多功能金刚石轴承试验机的球铰调平装置的球形凸起的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合图1-图4和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0022] 一种多功能金刚石轴承试验机，包括支架1、试验台，试验台安装在支架1上，试验台包括轴承夹盘2和轴承固定法兰3，轴承固定法兰3可旋转的安装在轴承夹盘2上方，轴承夹盘2下方设置有球铰调平装置5，球铰调平装置5包括球形托盘4、球形凸起6和约束弹簧8，球形托盘4和球形凸起6的球面相互配合在一起，在球形托盘4上表面和球形凸起6的凸表面均铣有多圈圆槽7，圆槽7较浅可容纳润滑用的黄油，约束弹簧8设置在球形托盘4和球形凸起6之间，约束弹簧8以环形均匀设置在球形托盘4与球形凸起6之间。由于加工误差，实验时，轴承动静部件无法做到完全对平，弹簧球铰调平装置5为一球铰支撑+四弹簧约束的结构，可达到调节对平误差的目的。
[0023] 试验台还包括液缸加载装置9，所述液缸加载装置9包括大液缸和小液缸，所述大液缸和小液缸均包括缸体和柱塞杆，所述小液缸的缸体为大液缸的柱塞杆，所述小液缸的柱塞杆设置在所述大液缸的柱塞杆内，所述大液缸和小液缸均为柱塞缸，所述小液缸的柱塞杆连接在球形托盘4的下方。双液缸精确加载装置，通过手动液缸产生液压力传递到柱塞缸中去产生加载力，轴承加载采用双缸
串联加载，大液缸的柱塞杆为小液缸的筒体，两液缸均为柱塞缸。大
液压缸加载，小液压缸精确微调加载压力，提高加载的准确性。
[0024] 试验台还包括支撑轴10，所述支撑轴10设置在支架1上，所述支撑轴10成矩形分布在轴承夹盘2四周，所述轴承夹盘2在所述支撑轴10上滑动，所述轴承固定法兰3通过支撑板15悬挂设置在支撑轴10形成的矩形空间内。
[0025] 试验台还包括法兰驱动系统，所述法兰盘驱动系统包括旋转电机11、主动轮12、同步轮13、传送皮带和减速器14，所述旋转电机11通过水平悬挂框架安装在支撑轴10的一侧，所述旋转电机11的输出轴竖直朝上设置，输出轴连接主动轮12，所述主动轮12通过皮带连接同步轮13，所述同步轮13安装在支撑轴10形成的矩形空间的上方，所述同步轮13下方连接减速器14，所述减速器14输出端连接轴承固定法兰3。旋转电机11水平悬挂安装在支撑轴10的一侧，一来可以降低试验机整体的高度，二来还可以调整试验机整体的
重心，避免其由于重心过偏发生倾斜或倒塌。当轴承固定法兰3反馈回的扭矩太大时，由于通过皮带传输动力，可以通过皮带打滑的方式避免驱动系统发生毁灭性的故障。
[0026] 所述减速器14安装在支撑板15上方，所述支撑板15中间开孔，并在空中设置轴承座，所述连接轴一端连接减速器14，另一端穿过支撑板15上的轴承座与轴承固定法兰3连接。
[0027] 本多功能金刚石轴承试验机还包括抛光台，所述抛光台也设置在支架1上。所述抛光台包括抛光电机16、旋转顶尖盘、顶尖固定杆18和固定架19，所述抛光电机16安装在支架1上，所述旋转顶尖盘包括轴承托盘20和顶尖回转体21，所述顶尖回转体21穿过轴承托盘20中心并与轴承托盘20固定连接，在旋转顶尖盘的两端分别设置有顶尖固定杆18，所述顶尖固定杆18与旋转顶尖盘接触的端部开有圆槽，所述旋转顶尖盘的顶尖设置在所述圆槽内，所述旋转顶尖盘竖直安装，位于旋转顶尖盘顶部的顶尖固定杆18安装在固定架19的上板上，所述固定架19安装在所述支架1上，所述固定架19的上板可拆卸的安装在固定架19的支杆上方，所述抛光电机16通过皮带带动旋转顶尖盘转动。
[0028] 在所述轴承夹盘2边缘设置有防止泥浆液在轴承夹盘2转动过程中离心力溅射的围挡22。
[0029] 在所述轴承固定法兰3与连接轴之间还安装有扭矩传感器23；所述液缸加载装置9连接压力表。支撑板15用于承载上方减速器14，再者，由轴承固定法兰3传递过来的压力全部由支撑板15承担，有效的保护了扭矩传感器23，此外，扭矩传感器23直接与轴承固定法兰3连接，可以实时测量轴承固定法兰3的扭矩大小，而如果安装到旋转电机11输出
位置或者减速器14之前均不能直接真实的测量扭矩大小，若安装在旋转电机11输出轴上，在扭矩过大时，皮带会打滑而不能检测出扭矩的变化，安装到减速器14之前，还需要一定的换算关系才能得到轴承固定法兰3的扭矩，且该扭矩的数值较实际也有一定的差异。
[0030] 在支架1的框体内还包括泥浆池17，所述泥浆池17内具有两个腔体，一个腔体内盛装泥浆，另一个腔体内盛装抛光液。在试验机进行轴承
摩擦系数、
摩擦力矩以及工作寿命测试时，将泥浆池17内的泥浆液通过泥浆
泵泵到轴承夹盘2处，然后再通过管道流回泥浆池17。而在抛光台进行轴承抛光时，也需要将抛光液泵到轴承托盘20上供轴承抛光使用。
[0031] 金刚石轴承多功能试验机：
[0032] 试验机功能为，硬质
合金扶正轴承、PDC
推力轴承、球轴承、动压轴承、扶正轴承等轴承的摩擦系数、摩擦力矩、工作寿命等测试，同时，可对轴承进行抛光处理。
[0033] 试验机摩擦测试工作原理为，(1)金刚石轴承的静部件被轴承夹盘2固定住，轴承的动部件被轴承固定法兰3固定住；(2)旋转主电机通过同步轮13和皮带传动后，通过减速器14减速后带动轴承动部件旋转；(3)加载液缸向上顶起，使得轴承的动、静部件相接触；(4)通过连接在液缸上的液压表测量加载压力，扭矩传感器23测量摩擦力矩，计算机
数据采集系统采集时间进行计量，可完成轴承的摩擦测试。
[0034] 试验机抛光工作原理为：旋转顶尖盘两端为带有硬质合金尖、中间为一旋转盘的回转体。待抛光的轴承以一定压力压紧在旋转顶尖盘的上面。抛光时，抛光电机16驱动带轮旋转，引起旋转顶尖盘高速旋转，旋转顶尖盘和轴承进行高速摩擦达到抛光的目的。旋转顶尖盘的转速以及轴承固定法兰3的转速均通过数控机床控制。
[0035] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以
权利要求书的保护范围为准。
