地质找矿勘探深度的增加对绳索取心钻探技术提出了更高的要求,这就迫切需要对深孔条件下钻柱力学及其功率传递特性进行深入研究。本文在综合考虑现有的实钻、微钻、模型实验、全尺寸钻探装置后,以李子丰的斜直井钻柱屈曲模型为基础,对钻柱弹性系统及运动状态、井壁、约束等进行简化,对受力模型进行分析计算后,设计了钻柱模拟实验装置。该实验装置由变频调速回转系统、负载模拟系统、轴向力加载系统、横向力加载系统、钻柱-井壁摩擦系统、数据采集与控制系统组成,装置总体结构为两电机对托、变频器驱动异步电机模拟负载、丝杠加载横向力、油缸加载轴向力、传感器测量参数、ADAM数据采集、无线局域网传输的形式。系统方案确定后,绘制了钻柱模拟装置的机械图和零件图,加工后进行了组装与调试,并建立了无线分布式数据采集系统;实验了转速对钻柱功率消耗规律的影响,调试结果表明钻柱模拟装置设计比较合理、满足实验需求,达到了设计初衷,但同时也暴露出一些设计缺陷和加工问题,提出了具体的改进意见和后续的实验内容与方案。