本申請涉及切削檢測，特別是涉及一種鉆頭切削齒力學參數測量裝置及測量方法。

背景技術：

1、在石油開采等領域，隨著地層加深和地下環境復雜化，準確測量鉆頭受力情況尤為重要。切削齒切削巖石時的受力特性直接影響鉆井效率和成本。通過模擬實驗研究切削齒的受力特性，可以優化齒形設計，提高鉆進速度并降低鉆井成本。

2、然而，現有實驗中切削深度難以精確控制，巖石表面不平整和實驗平臺水平誤差導致測量結果不準確。此外，切削點偏離力傳感器采集中心的問題也會引入誤差，降低數據可信度。這些問題限制了切削齒破巖實驗的效果。綜上所述，相關技術在切削齒切削實驗中難以精確控制切削深度，且切削點偏離傳感器中心導致測量誤差較大，實驗數據可信度不足。

技術實現思路

1、本發明實施例提供的一種鉆頭切削齒力學參數測量裝置及測量方法，至少解決相關技術中在切削齒切削實驗中難以精確控制切削深度，且切削點偏離傳感器中心導致測量誤差較大，實驗數據可信度不足的問題。

2、根據本發明實施例的第一方面，提供一種鉆頭切削齒力學參數測量裝置，包括平臺組件、測量組件、夾持組件和切削組件；

3、所述平臺組件，設置有底部平臺、上平臺和移動平臺，所述上平臺通過固定滑桿固定于所述底部平臺的上方，所述移動平臺滑動設置于所述固定滑桿上，所述移動平臺位于所述底部平臺和所述上平臺之間；

4、所述夾持組件，固定于所述底部平臺上，用于夾持待切削件；

5、所述切削組件，固定于所述移動平臺的下方，用于切削所述待切削件；

6、所述測量組件，設置有力傳感器和位移傳感器，所述力傳感器固定于所述切削組件和所述移動平臺之間，所述位移傳感器固定于所述測量組件的一側。

7、根據本發明實施例的第二方面，提供一種鉆頭切削齒力學參數測量方法，所述方法應用于鉆頭切削齒力學參數測量裝置，所述鉆頭切削齒力學參數測量裝置設置有平臺組件、測量組件、夾持組件和切削組件，所述測量組件包括力傳感器和位移傳感器；所述方法包括：

8、將待切削件固定于所述夾持組件上，使所述待切削件位于所述切削組件和所述位移傳感器的正下方；

9、控制平臺組件的移動平臺向下移動，直至所述切削組件切入所述待切削件以及所述位移傳感器與所述待切削件的上側相接觸；

10、控制所述夾持組件沿所述待切削件對應的切削方向移動，使所述切削組件對所述待切削件進行切削，同時實時采集切削過程中由所述力傳感器產生的力學數據和由所述位移傳感器產生的位移數據；

11、基于所述力學數據和所述位移數據生成切削齒力學參數測量數據。

12、本發明實施例的有益效果：

13、本發明實施例提供的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，通過精確調整位移傳感器與切削齒的對準以及切削齒與力傳感器的位置，解決了現有技術中切削深度難以精確控制且切削點偏離傳感器中心導致測量誤差較大的問題。具體而言，位移傳感器與切削齒在切削開始前可以通過對準調整，使得位移傳感器底端與切削齒圓面最低點處于同一水平面，這一設計確保了位移傳感器記錄的數值能準確反映切削齒的實際切削深度，從而有效避免了測量誤差。切削開始前，位移傳感器與切削材料的接觸處設定為初始切削深度，并通過數值顯示確保起始點準確，保證了測量的一致性與可靠性。此外，位移傳感器端部采用滾輪設計，可以減少摩擦力對測量數值的影響，避免因摩擦導致的位移傳感器損壞或數據偏差，從而延長了位移傳感器使用壽命并確保了測量的精度。綜上所述，基于上述測量裝置，通過精確控制切削深度、保證傳感器與切削齒的對準以及優化位移傳感器的結構設計，大大提高了切削齒力學參數的測量精度和可信度，解決了現有技術中切削深度控制不精準和測量誤差大的問題，具有顯著的技術優勢。

14、本發明的一個或多個實施例的細節在以下附圖和描述中提出，以使本發明的其他特征、目的和優點更加簡明易懂。

技術特征：

1.一種鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，包括平臺組件、測量組件、夾持組件和切削組件；

2.根據權利要求1所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述切削組件設置有上固定板和下固定板，所述下固定板通過螺栓固定于所述上固定板的下側；

3.根據權利要求2所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述切削組件還設置有切削夾具、切削齒和油泵；

4.根據權利要求3所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述位移傳感器的下端與所述切削齒的下端位于同一水平高度。

5.根據權利要求1所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述底部平臺、所述移動平臺和所述上平臺均為矩形結構；

6.根據權利要求1所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述移動平臺下方固定有傳感器支架，所述移動平臺通過所述傳感器支架與所述力傳感器固定連接。

7.根據權利要求1所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述夾持組件設置有第一滑臺、第二滑臺、調位板和置物槽；

8.根據權利要求7所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述第一滑臺內設置有第一螺桿，所述第二滑臺下方設置有與所述第一螺桿相適配的第一螺紋連接塊，所述螺桿的一端固定有第一驅動裝置；

9.根據權利要求7所述的鉆頭切削齒力學參數測量裝置，其特征在于，所述置物槽的外側設置有夾緊螺桿，所述夾緊螺桿的一端固定有操作桿。

10.一種鉆頭切削齒力學參數測量方法，其特征在于，所述方法應用于鉆頭切削齒力學參數測量裝置，所述鉆頭切削齒力學參數測量裝置設置有平臺組件、測量組件、夾持組件和切削組件，所述測量組件包括力傳感器和位移傳感器；所述方法包括：

技術總結
本申請涉及切削檢測技術領域，公開了一種鉆頭切削齒力學參數測量裝置及測量方法。該裝置包括：平臺組件、測量組件、夾持組件和切削組件；所述平臺組件，設置有底部平臺、上平臺和移動平臺，所述上平臺通過固定滑桿固定于所述底部平臺的上方，所述移動平臺滑動設置于所述固定滑桿上，所述移動平臺位于所述底部平臺和所述上平臺之間；所述夾持組件，固定于所述底部平臺上，用于夾持待切削件；所述切削組件，固定于所述移動平臺的下方，用于切削所述待切削件；所述測量組件，設置有力傳感器和位移傳感器，所述力傳感器固定于所述切削組件和所述移動平臺之間，所述位移傳感器固定于所述切削組件的一側，所述位移傳感器的末端為滾輪結構。

技術研發人員：陳敬凱,黃齊,喬俊琦,張文錕,楊磊,廖華林,劉永旺,張彥廷,劉秀全
受保護的技術使用者：中國石油大學（華東）
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24