液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置.pdf

本发明公开了一种液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，包括动力大钳的上壳体、行星齿轮变速箱体，动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体为两个分开的单元，在动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体之间设置扭矩滚珠轴承，一个向测扭矩传输信号的测扭矩传感器的一端与行星齿轮变速箱体连接，测扭矩传感器的另一端与上壳体固定连接。本发明结构合理，测到的扭矩直接、准确。

1、  一种液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，包括动力大钳的上壳体、行星齿轮变速箱体，其特征是：动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体为两个分开的单元，在动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体之间设置扭矩滚珠轴承，一个向测扭矩传输信号的测扭矩传感器的一端与行星齿轮变速箱体连接，测扭矩传感器的另一端与上壳体固定连接。

2、  根据权利要求1所述的液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，其特征是：测扭矩传感器有传感器本体，传感器本体两端分别连接有左、右拉座，左拉座通过销轴与和动力大钳上壳体固连的左支承连接，右拉座通过销轴与固连在行星齿轮变速箱体上的耳突连接。

3、  根据权利要求1或2所述的液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，其特征是：扭矩滚珠轴承是三瓣式滚珠轴承，有位于外侧的外圈、位于内侧的内圈，内、外圈之间设置滚珠，内圈有上下设置的内上圈、内下圈，外圈与上壳体连接，内下圈与行星齿轮变速箱体连接。

4、  根据权利要求1所述的液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，其特征是：上壳体上端与行星齿轮变速箱体结合处，设置防尘密封结构。

液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置
技术领域：
本发明涉及一种石油钻井行业动力大钳扭矩测定装置。
背景技术：
一台液压钻杆动力大钳，通常由壳体(分上壳体和下壳体)、吊挂机构、液压马达、变速机构、传动齿轮系统(含两个惰轮)、同轴小齿轮和同轴大齿轮、止紧机构、制动机构、复位机构、液路系统、气路系统、参数测量系统等组成，其中，变速机构的箱体以往属于上壳体的一部分，即同属于一个零件。
在上钳的结构中，接受惰轮传入作用动力的缺口齿轮由下壳体上的轴向滚轮和径向滚轮支承，并通过销轴和方套筒驱动浮动体旋转。在浮动体上装有颚板架，颚板架要以相对浮动体转动，由螺钉把颚板架固定在浮动体上方的制动盘上，并随其旋转。在颚板架上有螺钉固定的板簧，其上方颚板架拧有定位丝堵。颚板架设有限制颚板滚子的限位螺钉，钳牙就镶装在颚板上。在缺口齿轮下方是开口环，靠焊缝焊在下壳体上。下壳体上安装着下钳头，颚板架可以相对下壳体转动。颚板架上同样装有螺钉和板簧，以及限位螺钉、定位丝堵。颚板架由螺钉固定在拨盘上，并随拨盘转动。拨盘由夹紧气缺推动，颚板上同样装有钳牙。
从如上简述可知，过去的大钳参数测量系统中，其扭矩测定技术至今尚未有独到、真实、可信赖的办法。而较为常见的办法只是利用油压表间接估测上卸扣过程的扭矩。这种办法明显存在两方面问题，一是所读出的扭矩值并非源于管柱给与大钳钳牙的反向扭矩值，也并非为考虑了反扭矩传递效率损失之后能“算得出”的扭矩值；二是所读出的扭矩值至少隐含了液力损失因素和测试仪表系统的误差因素，把本来就属于间接性的测量变得更加含糊不清了。总之，单凭油压表来测定大钳任意瞬时的扭矩值都是不真实的，不可靠的。究其原因是过去大钳的结构尚无提供直接能“捕捉”得到管柱给与大钳的反扭矩的条件。例如中国专利90102517、中国专利ZL971160015等都是沿用着借测油压替代测扭矩，借油压值转换成为扭矩值的典型案例。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构合理，测到的扭矩直接、准确的液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置。
本发明的技术解决方案是：
一种液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，包括动力大钳的上壳体、行星齿轮变速箱体，其特征是：动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体为两个分开的单元，在动力大钳的上壳体与行星齿轮变速箱体之间设置扭矩滚珠轴承，一个向测扭矩传输信号的测扭矩传感器的一端与行星齿轮变速箱体连接，测扭矩传感器的另一端与上壳体固定连接。
测扭矩传感器有传感器本体，传感器本体两端分别连接有左、右拉座，左拉座通过销轴与和动力大钳上壳体固连的左支承连接，右拉座通过销轴与固连在行星齿轮变速箱体上的耳突连接。扭矩滚珠轴承是三瓣式滚珠轴承，有位于外侧的外圈、位于内侧的内圈，内、外圈之间设置滚珠，内圈有上下设置的内上圈、内下圈，外圈与上壳体连接，内下圈与行星齿轮变速箱体连接。上壳体上端与行星齿轮变速箱体结合处，设置防尘密封结构。
本发明结构合理，测到的扭矩直接、准确。本发明从大钳总体结构上保证上钳钳牙接受管柱给与的上扣反扭矩、卸扣反扭矩以及旋入、旋出全过程的反扭矩都能通过机械传递直接传至测扭仪，做到直接、真实、可靠。本发明采用的具体技术方案是应用作用力与反作用力相等的原理，把行星齿轮变速箱的箱体彻底与上壳体分离，中间添加一套扭矩滚动轴承，该箱体由原来不转动变为可转动，一旦行星齿轮变速箱里的高速或低速气胎离合器挂合后，一方面，行星齿轮变速箱将把液压马达的动力通过小齿轮输出轴逐级输到“终点站”——上钳的钳牙，作用在被咬紧的管柱上；另一方面，被咬紧的管柱反过来传给钳牙一个反向作用力，以扭矩形式按逆路线作用到行星齿轮变速箱的小齿轮上，从面引发变速箱箱体对于静止的上壳体作转动。显然，箱体的这种相对于上壳体的转动纯粹是管柱被咬紧过程中反作用扭矩传递的结果，也正是本发明目的要“捕捉”的对象。本发明对该箱体予以制动(也必须要制动)，阻止其转动引出一个制动扭矩，借助一个传感器拾取到这个制动扭矩的信号，并将信号转换成大钳扭矩，问题就解决了。本发明技术测到的大钳扭矩是直接的、真实的、可信的。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示图。
图2是测扭矩传感器与行星齿轮变速箱体、上壳体连接状态图。
具体实施方式：
一种液压钻杆动力大钳的扭矩测定装置，包括动力大钳的上壳体1、行星齿轮变速箱体2，动力大钳的上壳体1与行星齿轮变速箱体2为两个分开的单元，在动力大钳的上壳体1与行星齿轮变速箱体2之间设置扭矩滚珠轴承，一个向测扭矩传输信号的测扭矩传感器的一端与行星齿轮变速箱体连接，测扭矩传感器的另一端与上壳体固定连接。
测扭矩传感器有传感器本体3，传感器本体3两端分别连接有左、右拉座4、5，左拉座4通过销轴6与和动力大钳上壳体1固连的左支承7连接，右拉座5通过销轴8与固连在行星齿轮变速箱体2上的耳突9连接。扭矩滚珠轴承是三瓣式滚珠轴承，有位于外侧的外圈10、位于内侧的内圈，内、外圈之间设置滚珠11，内圈有上下设置的内上圈12、内下圈13，外圈10通过螺钉15与上壳体1连接，内下圈13通过螺钉16与行星齿轮变速箱体2连接。上壳体1上端与行星齿轮变速箱体2结合处，设置防尘密封结构，即凹凸镶嵌式结构14。上壳体1通过螺钉17与下壳体18连接。