專利名稱：鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油管工程領(lǐng)域，特別涉及一種鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置。
背景技術(shù)：
在鋼管彎曲變形試驗(yàn)中，試驗(yàn)管直徑、壁厚變化范圍很大，僅用彎曲載荷和管端位移之間的關(guān)系曲線圖還不能準(zhǔn)確評價(jià)試驗(yàn)管的抗彎曲變形能力。綜合考慮彎曲載荷和管端位移關(guān)系曲線、彎曲載荷和管端轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線才能更加準(zhǔn)確地評價(jià)不同直徑、壁厚及不同鋼級的試驗(yàn)管抗彎曲變形能力。多年的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，彎曲載荷和管端轉(zhuǎn)角關(guān)系更加能說明試驗(yàn)管的抗彎曲變形能力，也是評價(jià)試驗(yàn)管抗彎曲變形能力的重要依據(jù)。由于試驗(yàn)管在承受彎曲載荷的彎曲變形過程中，試驗(yàn)管不僅有彎曲變形，而且在水平面內(nèi)有平面運(yùn)動(dòng)，這樣就很難找到測量管端轉(zhuǎn)角的測量基準(zhǔn)，沒有測量基準(zhǔn)作參考，轉(zhuǎn)角測量就無法談起。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題目前尚無鋼管彎曲大變形試驗(yàn)系統(tǒng)，對試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量更是缺乏經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種測量模型簡單準(zhǔn)確、 測量成本低、使用安裝方便的鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置，包括拉線式位移傳感器，所述拉線式位移傳感器通過傳感器安裝板安裝在軸座上，所述拉線式位移傳感器的線繩固定在固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上，所述軸座上設(shè)有軸承，所述軸承上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套設(shè)固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒，所述固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒連接固定側(cè)力臂，所述拉線式位移傳感器電連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。所述拉線式位移傳感器用螺釘通過傳感器安裝板水平地安裝在軸座上。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是1.本發(fā)明實(shí)施例的測量模型結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果準(zhǔn)確；2.本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)管管端截面轉(zhuǎn)角測量方法巧妙，測量成本低；3.本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)管管端截面轉(zhuǎn)角測量裝置安裝方便，測量裝置可重復(fù)使用；4..本發(fā)明實(shí)施例的測量原理及測量方法可適用于不同直徑、壁厚的高壓、高鋼級鋼管，且測量裝置不受試驗(yàn)管長度、直徑及壁厚的變化影響，一套測量裝置可用于不同的直徑、壁厚及長度試驗(yàn)管彎曲變形試驗(yàn)的管端轉(zhuǎn)角測量。本發(fā)明特別適用于模擬高壓、大口徑、大壁厚、高鋼級油氣輸送管承受實(shí)際服役載荷狀態(tài)，測量試驗(yàn)管彎曲變形試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)管管端的轉(zhuǎn)角。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置示意圖。圖中1傳感器安裝板、2拉線式位移傳感器、3固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒、4軸承、5轉(zhuǎn)動(dòng)軸、6軸座、7固定側(cè)力臂、8試驗(yàn)管、9信號調(diào)理器、10計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。參見圖1，一種鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置，包括拉線式位移傳感器2，拉線式位移傳感器2安裝在傳感器安裝板1上，傳感器安裝板1再通過螺釘安裝在軸座6上，拉線式位移傳感器2的線繩固定在固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3上，軸座6上設(shè)有軸承4，軸承4上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸5，轉(zhuǎn)動(dòng)軸5上套設(shè)固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3，固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3連接固定側(cè)力臂7，拉線式位移傳感器2電連接信號調(diào)理器9，信號調(diào)理器9連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)10。拉線式位移傳感器2可以直接讀出位移長度。參見圖1，本發(fā)明的裝置在使用時(shí)，首先按試驗(yàn)要求制備好試驗(yàn)管8，用焊接方式將制備好的試驗(yàn)管8和連接法蘭進(jìn)行連接。無損探傷檢查焊接質(zhì)量合格后進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格確定試驗(yàn)管達(dá)到試驗(yàn)要求。吊裝焊接上連接法蘭的試驗(yàn)管8到試驗(yàn)機(jī)械加載系統(tǒng)上，調(diào)整安裝精度，使試驗(yàn)管8中心線平行于機(jī)械加載系統(tǒng)的承力梁的中心線、固定側(cè)力臂7垂直于機(jī)械加載系統(tǒng)的承力梁中心線，定位后把緊高強(qiáng)度螺栓組。根據(jù)拉線式位移傳感器2安裝位置及試驗(yàn)管8管端可能的最大轉(zhuǎn)角選擇適合的量程及符合要求精度的拉線式位移傳感器2。試驗(yàn)管8管段可能的最大轉(zhuǎn)角一般不超過 10°，因?yàn)樵囼?yàn)管在實(shí)驗(yàn)過程中達(dá)到屈曲即被視為實(shí)驗(yàn)結(jié)束，而此時(shí)的鋼管整體彎曲不超過15°，因此兩邊的力臂轉(zhuǎn)角不超過10°。而此時(shí)對應(yīng)的拉線式傳感器的量程對應(yīng)的轉(zhuǎn)角量程即為“適合的量程”。通過傳感器安裝板1把拉線式位移傳感器2水平地安裝在機(jī)械加載系統(tǒng)的軸座6上，拉線式位移傳感器2的繩索固定在固定側(cè)力臂7的測量點(diǎn)上。固定側(cè)力臂7的測量點(diǎn)為固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3，調(diào)整并連接好本發(fā)明的管端轉(zhuǎn)角測量裝置，進(jìn)入試驗(yàn)測量狀態(tài)。按試驗(yàn)管彎曲試驗(yàn)要求加載進(jìn)行試驗(yàn)，隨試驗(yàn)管彎曲變形，試驗(yàn)管8管端隨固定側(cè)力臂7轉(zhuǎn)動(dòng)，固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒3的轉(zhuǎn)動(dòng)使拉線式位移傳感器2位移改變，拉線式位移傳感器2的位移改變后發(fā)出一個(gè)可計(jì)量的、成線性比例的電信號，電信號經(jīng)信號調(diào)理器9放大處理后輸出到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)10，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)10按要求進(jìn)行記錄、處理及輸出打印，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)10用于轉(zhuǎn)角值，按照現(xiàn)有的拉線式傳感器技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將位移值轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)角值后輸出打印。通過本發(fā)明機(jī)械裝置，直接測得鋼管彎曲試驗(yàn)系統(tǒng)中力臂末端的轉(zhuǎn)角，從而通過幾何關(guān)系獲得整管末端的彎曲角度。本發(fā)明試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角的測量原理由于試驗(yàn)管管端和固定力臂是剛性連接，試驗(yàn)管彎曲變形試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)管端的轉(zhuǎn)角和固定側(cè)力臂的轉(zhuǎn)角相同。固定側(cè)力臂是一個(gè)剛性很大的焊接結(jié)構(gòu)件，因此，試驗(yàn)管管端的轉(zhuǎn)角測量可以轉(zhuǎn)化為固定側(cè)力臂的轉(zhuǎn)角測量。固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)角測量的測量點(diǎn)選在固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上。當(dāng)試驗(yàn)管受彎曲載荷發(fā)生彎曲變形時(shí)，試驗(yàn)管管端和固定側(cè)力臂同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上的測量點(diǎn)也同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上的測量點(diǎn)就是拉線式位移傳感器線繩的安裝點(diǎn)，測量點(diǎn)的轉(zhuǎn)角線位移等同于拉線式位移傳感器的位移。通過拉線式位移傳感器的位移測量，運(yùn)用幾何關(guān)系計(jì)算就能得出試驗(yàn)管管端橫截面的轉(zhuǎn)角。試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角的計(jì)算模型如下A(t) = 57. 296[L(t)-L(0)]/R (1)L (0)-------試驗(yàn)管在未發(fā)生彎曲變形前拉線式位移傳感器測量長度(mm)；L (t)-------試驗(yàn)管在發(fā)生彎曲變形后拉線式位移傳感器測量長度(mm)；R------固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒半徑(mm，試驗(yàn)系統(tǒng)固定值)；A(t)------試驗(yàn)管發(fā)生彎曲變形時(shí)試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角(° )。本發(fā)明的拉線式位移傳感器重量輕，測量范圍大，測量精度高，穩(wěn)定性好，安裝方便，拉線具有自張緊作用，是試驗(yàn)管管端截面轉(zhuǎn)角測量的理想工具。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置，其特征在于，包括拉線式位移傳感器，所述拉線式位移傳感器安裝在傳感器安裝板上，所述傳感器安裝板安裝在軸座上，所述拉線式位移傳感器的線繩固定在固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上，所述軸座上設(shè)有軸承，所述軸承上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套設(shè)固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒，所述固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒連接固定側(cè)力臂，所述拉線式位移傳感器電連接信號調(diào)理器，所述信號調(diào)理器連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置，其特征在于，所述傳感器安裝板通過螺釘水平地安裝在軸座上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管彎曲變形試驗(yàn)系統(tǒng)中試驗(yàn)管管端轉(zhuǎn)角測量裝置，包括拉線式位移傳感器，所述拉線式位移傳感器通過傳感器安裝板安裝在軸座上，所述拉線式位移傳感器的線繩固定在固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒上，所述軸座上設(shè)有軸承，所述軸承上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套設(shè)固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒，所述固定側(cè)力臂轉(zhuǎn)軸筒連接固定側(cè)力臂，所述拉線式位移傳感器電連接控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。所述拉線式位移傳感器用螺釘通過傳感器安裝板水平地安裝在軸座上。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、測量結(jié)果準(zhǔn)確、安裝方便、測量成本低；本發(fā)明的測量裝置可用于不同的直徑、壁厚及長度試驗(yàn)管彎曲變形試驗(yàn)的管端轉(zhuǎn)角測量。
文檔編號G01N3/06GK102507314SQ20111036332
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者馮耀榮, 吉玲康, 宮少濤, 左水利, 李彥峰, 楊勇鳴, 王海濤, 鄒海萍, 陳宏遠(yuǎn) 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所, 中國重型機(jī)械研究院有限公司