本发明提供了一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，属于测控技术领域，特别是应用在石油钻井领域中，钻杆扭矩实时监测系统的自发电装置的测试环节。一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，包括传动输出部分、主体结构与转速控制单元。本发明的优点是能用一个装置分别实现发电装置的内外圈转动，且能通过减速机输出轴反馈的转速来调节电机的输入转速，输出更为精确，同时采用一对单向轴承来实现外圈转动、内圈固定的目的，简单易行，可靠性高，在一个实验装置上非常方便的实现了内外圈分别转动的两种运动形式，达到了对发电装置进行原理测试与工程模拟测试的目的。
1.一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，其特征在于，所述的一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置包括传动输出部分、主体结构与转速控制单元；
所述的传动输出部分包括交流伺服电机(2)与减速器(6)；所述的交流伺服电机(2)通过支板(1)连接固定在底板(18)上，交流伺服电机(2)的输出轴与联轴器(3)的一端相连，联轴器(3)的另一端用紧定螺钉(5)固定在减速器(6)输入轴上；所述的减速器(6)的输出端轴上通过紧定螺钉(5)固定同步轮(7)；
所述的主体结构包括左同步轮、单向轴承(11)、轴(14)、右同步轮与发电装置(15)；所述的左同步轮与轴(14)的一端，通过键连接，单向轴承(11)的内圈套在轴(14)上，通过键连接；左支承(12)的上端套装固定在单向轴承(11)外，通过键与单向轴承(11)的外圈连接，左端盖(13)包裹单向轴承(11)的外圈并与左支承(12)固连，左支承(12)固定在底板(18)上；
发电装置(15)嵌入到右同步轮内部，并与右同步轮的内壁相贴合，然后通过螺栓将二者固连在一起，轴(14)的另一端依次穿过右同步轮与发电装置(15)并固定；右单向轴承、右端盖(17)、右支承(16)与轴(14)的连接方式同单向轴承(11)、左端盖(13)、左支承(12)与轴(14)的连接；右支承(16)固定在底板(18)上；U型叉(20)固定在底板(18)上、位于右同步轮的内表面侧，发电装置(15)内圈转动时，用于右同步轮和发电装置(15)固连的螺栓的伸出端与U型叉(20)接触，防止发电装置(15)外圈跟着转动；
所述的转速控制单元包括光电测速码盘(9)、控制中心(19)、测速装置(22)与同步带(10)；在减速器(6)输出轴上旋入内六角螺钉(8)，内六角螺钉(8)上固定有光电测速码盘(9)；一种测试情况，将同步轮(7)与左同步轮用同步带(10)连接；另一种测试情况，将同步轮(7)与右同步轮用同步带(10)相连；控制中心(19)固定在底板(18)上，测速装置(22)固定在光电测速码盘(9)边缘用于测定输出轴实际转速，将测速装置(22)的反馈结果传递到控制中心(19)，再由控制中心(19)对交流伺服电机(2)的输出转速进行相应调节，使最终的转速达到测试要求。
一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置
技术领域
[0001] 本发明属于测控技术领域，特别是应用在石油钻井领域中，钻杆扭矩实时监测系统的自发电装置的测试环节。
背景技术
[0002] 在石油钻井过程中，采用合适的传感器及测量方法对钻具系统的扭矩进行实时监测，对于保证石油钻井整个系统的安全运行具有重要意义。对于深井开采，由于井下情况更为复杂，一旦钻杆折断，将为接下来的钻井过程带来极大的麻烦，造成极其巨大的经济损失，甚至造成人员伤亡。因此通过对钻杆扭矩的实时监测来判断钻杆运行状况对于工程实际有极其重大的意义。
[0003] 本发明的测试装置，针对的是钻杆扭矩测量的自发电装置和钻杆扭矩实时监测系统的测试。工程实际中，在不对自发电装置进行原理和安全测试前，若贸然将其投入到生产中，可能会带来下列结果：一是自发电装置可能存在原理上的缺陷。这包含有三种情况，一种是无法产生所需电压，既而造成钻杆扭矩实时监测系统无法工作，此时无法对钻杆工作状态做出准确判断，不能发挥监测的作用；一种是在实际运转中，当钻杆转速达到一定范围时，产生的电压过小，不足以支持监测系统进行正常工作，此时同样无法发挥监测作用；再一种就是在此转速范围下产生的电压超过所需电压，此时若电压过大，可能会烧坏监测系统电路上的核心芯片，使得监测系统无法正常工作，整个系统陷入瘫痪。二是自发电装置单独测试时，性能完好，但在接入后续扭矩监测电路后出现异常，这就需要在实验室进行原理测试后，进行工程实际的运行模拟，给自发电装置接入后续完整的电路后，看整个监测系统是否正常运行，若不进行这一部分的测试，一旦在现场出现这样的问题，将极难进行故障排查，耽误工程的进度。因此，在自发电装置投入到实际使用中前，对其进行原理测试与工程模拟测试是极其有必要的，这是保障其在实际中能安全稳定工作的前提。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于解决在同一个实验装置中分别实现发电装置内外圈转动的问题，发明一种既能用于实验室检测自发电原理是否有效，又能模拟工程实际下自发电装置是否能安全稳定运行的装置。
[0005] 本发明的技术方案：
[0006] 一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，包括传动输出部分、主体结构与转速控制单元。
[0007] 所述的传动输出部分包括交流伺服电机2与减速器6；
[0008] 所述的交流伺服电机2通过支板1连接固定在底板18上，交流伺服电机2的输出轴与联轴器3的一端相连，联轴器3的另一端用紧定螺钉5固定在减速器6输入轴上；所述的减速器6的输出端轴上通过紧定螺钉5固定同步轮7；
[0009] 所述的主体结构包括同步轮7、单向轴承11、轴14、同步轮7与发电装置15；
[0010] 所述的左同步轮7与轴14的一端，通过键连接，左单向轴承11的内圈套在轴14上，通过键连接；左支承12的上端套装固定在左单向轴承11外，通过键与左单向轴承11的外圈连接，左端盖13包裹左单向轴承11的外圈并与左支承12固连，左支承12固定在底板18上；发电装置15嵌入到右同步轮7内表面并与之固连，轴14的另一端依次穿过右同步轮7与发电装置15并固定；右单向轴承21、右端盖17、右支承16与轴14的连接方式同左单向轴承11、左端盖13、左支承12与轴14的连接；右支承16固定在底板18上；U型叉20固定在底板18是上、位于右同步轮7的内表面侧，发电装置15内圈转动时，用于右同步轮7和发电装置15固连的螺栓的伸出端与U型叉20接触，防止发电装置15外圈跟着转动；
[0011] 所述的转速控制单元包括光电测速码盘9、控制中心19、测速装置22与同步带10；
[0012] 在减速器6输出轴上旋入内六角螺钉8，内六角螺钉8上固定有光电测速码盘9；一种测试情况，将同步轮7与左同步轮7用同步带10连接；另一种测试情况，将同步轮7与右同步轮7用同步带10相连；控制中心19固定在底板18上，测速装置22固定在光电测速码盘9边缘用于测定输出轴实际转速，将测速装置22的反馈结果传递到控制中心19，再由控制中心19对交流伺服电机2的输出转速进行相应调节，使最终的转速达到测试要求。
[0013] 本发明的显著效果：本发明的一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，该装置结构简单，连接方便，能达到所需的实验要求，能在一个装置上实现自发电装置内外圈分别转动的实验要求，能同时满足实验室与工程实际的测试需要。
附图说明
[0014] 图1为本发明实现发电装置内外圈转动的实验装置的结构示意图。
[0015] 图2为联轴器结构图。
[0016] 图3为U型叉示意图。
[0017] 图4为光电测速结构示意图。
[0018] 图中：1支板；2交流伺服电机；3联轴器；4键；5紧定螺钉；6减速器；
[0019] 7同步轮；8内六角螺钉；9光电测速码盘；10同步带；11单向轴承；
[0020] 12左支承；13左端盖；14轴；15发电装置；16右支承；17右端盖；
[0021] 18底板；19控制中心；20U型叉；21支架；22测速装置。
具体实施方式
[0022] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
[0023] 如图1所示，一种分别实现发电装置内外圈转动的实验装置，包括传动输出部分、主体结构与转速控制单元。
[0024] 所述的传动输出部分包括交流伺服电机2与减速器6；
[0025] 所述的交流伺服电机2通过支板1连接固定在底板18上，交流伺服电机2的输出轴与联轴器3的一端相连，联轴器3的另一端用紧定螺钉5固定在减速器6输入轴上；所述的减速器6的输出端轴上通过紧定螺钉5固定同步轮7；
[0026] 所述的主体结构包括同步轮7、单向轴承11、轴14、同步轮7与发电装置15；
[0027] 所述的左同步轮7与轴14的一端，通过键连接，左单向轴承11的内圈套在轴14上，通过键连接；左支承12的上端套装固定在左单向轴承11外，通过键与左单向轴承11的外圈连接，左端盖13包裹左单向轴承11的外圈并与左支承12固连，左支承12固定在底板18上；发电装置15嵌入到右同步轮7内表面并与之固连，轴14的另一端依次穿过右同步轮7与发电装置15并固定；右单向轴承21、右端盖17、右支承16与轴14的连接方式同左单向轴承11、左端盖13、左支承12与轴14的连接；右支承16固定在底板18上；U型叉20固定在底板18是上、位于右同步轮7的内表面侧，发电装置15内圈转动时，用于右同步轮7和发电装置15固连的螺栓的伸出端与U型叉20接触，防止发电装置15外圈跟着转动；
[0028] 所述的转速控制单元包括光电测速码盘9、控制中心19、测速装置22与同步带10；
[0029] 在减速器6输出轴上旋入内六角螺钉8，内六角螺钉8上固定有光电测速码盘9；一种测试情况，将同步轮7与左同步轮7用同步带10连接；另一种测试情况，将同步轮7与右同步轮7用同步带10相连；控制中心19固定在底板18上，测速装置22固定在光电测速码盘9边缘用于测定输出轴实际转速，将测速装置22的反馈结果传递到控制中心19，再由控制中心19对交流伺服电机2的输出转速进行相应调节，使最终的转速达到测试要求。
[0030] 本发明工作分为两种工作情况，
[0031] 工作模式1：
[0032] 当实现自发电装置内圈转动、外圈固定的工程测试需要时，将交流伺服电机2的转动方向调为能使单向轴承内圈转动的方向，同时，将U型叉20装在能阻碍发电装置15外圈转动的位置，此时，将减速器6输出端同步轮7与同步轮7用同步带10连接，最后测试发电装置模拟工程实际时的运行情况；
[0033] 工作模式2：
[0034] 当实现自发电装置内圈固定、外圈转动的实验室测试需要时，将交流伺服电机2的转动方向调为不能使单向轴承内圈转动的方向，同时，撤去U型叉20，此时，调整同步轮7与同步轮7用同步带10相连，由于单向轴承的存在，发电装置内圈将不会转动，最后测试装置的发电效果。
