一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆。球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括静态测试方法、疲劳测试方法、试验安装和试验拆除。本发明专利技术为球型弹性体进行大吨位轴向加偏转试验提供了一套试验装置及方法，能对隔水管的挠性接头弹性体进行大载荷轴向预载加与大力矩偏转组合加载试验，测试隔水管挠性接头在不同工况下的力学性能。

A large tonnage axial and deflection test device and method for spherical elastomers

The invention discloses a large tonnage axial and deflection test device and method for spherical elastomer, including an axial deflection device and a large tonnage loading center; the large tonnage loading center comprises a frame, several vertical cylinders installed at the bottom of the frame, a platform movably installed on the vertical cylinder; and an axial deflection device package; Including positioning plate, ball bearing, adjustable bearing, rotating arm, positioning ring, fixed crossbeam, adjustable strut, pressure rotating cylinder, rotating pin one, vertical connecting rod, rotating pin two, afterburning connecting rod. The test methods of large tonnage axial and deflection of spherical elastomer include static test method, fatigue test method, test installation and test demolition. The invention provides a set of test device and method for spherical elastomer to carry out large tonnage axial loading and deflection test, which can carry out combined loading test of large load axial preloading and high torque deflection on flexible joint elastomer of riser, and test the mechanical properties of flexible joint of riser under different working conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法
本专利技术涉及深水钻井
，尤其是一种球型弹性体试验装置及方法。
技术介绍
鉴于石油资源特别是陆上石油资源的日渐枯竭，具有高投入、高技术和高风险特点的深水油气勘探开发领域已成为全球热点领域，深水钻井隔水管是深海石油勘探开发的重要装备，是决定钻井成败的关键因素，随着中国石油开采向深海发展，南海复杂的海况条件将给钻井隔水管的作业管理带来严峻挑战。深水钻井隔水管系统由钻井平台、顶部挠性接头、伸缩节、隔水管、底部挠性接头、隔水管底部总成(LMRP)、防喷器(BOP)、井口以及导管组成。其中顶部挠性接头和底部挠性接头结构相同，由内置弹性体和外壳组成，其作用是为隔水管提供一定的轴向和偏转刚度，消除因海水流动和风浪载荷对隔水管产生的横向位移，保证隔水管的连接可靠性，防止发生原油泄漏。不同的隔水管系统对挠性接头的轴向和偏转刚度是不一样的，刚度太大或太小都无法为隔水管提供合适的摆动位移，导致隔水管因横向位移受约束发生泄漏，因此挠性接头内置的弹性体的轴向和偏转刚度是一项非常重要的参数。挠性接头弹性体最重要的试验项目就是在轴向预载的工况下进行偏转试验，而弹性体的直径为1100mm，高度为800,轴向预载为5000kN，偏转3°的力矩为45000N.m，对这种体积大、试验载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转组合加载试验，首先要设计一种满足试验空间和载荷要求的轴向与偏转双向加载试验装置，同时试验机（试验装置）必须有足够的安装空间、同时具备轴向和压转两个方向的大载荷。通过调研国外GE、国内宝石机等大型石油机械企业，均不具备相应的试验能力，国内机车车辆橡胶弹性元件的试验能力也无法满足要求,目前最常用的手段就是利用有限元分析计算得出相关性能数据。因此有必要设计一种高强度、满足大载荷和大尺寸要求的试验装置，对挠性接头进行大载荷轴向预载与大力矩偏转组合加载试验。现有技术中，申请号为CN201710686870.2的专利技术专利申请公开了一种磁流变弹性体隔振器动态性能测试系统，包括压电式加速度传感器，电荷放大器，负载，磁流变弹性体隔振器，激光位移传感器，信号发生器，功率放大器，激振台，稳压直流源，LMS动态分析仪，PC机；信号发生器产生实验所需信号，经功率放大器放大后，驱动激振器上下振动，从而带动磁流变弹性体隔振器和负载一起上下振动；压电式加速度传感器用于获得激振器和负载的加速度信号，经过电荷放大器处理后得到较为理想的模拟电压信号；激光位移传感器用于获得激振器和负载的位移信号；位移信号和处理后的加速度信号进入LMS动态分析仪，将获得的数据传入PC机，进行实时显示，绘制频谱图，切片图等，从而研究磁流变弹性体隔振器的动态性能。以上现有技术，不能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，其能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。本专利技术的技术方案是：一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆；定位板安装在平台上，球型支座安装在定位板上，调高支座安装在球型支座上，转动臂安装在调高支座上，定位环安装在转动臂上；转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口；固定横梁位于转动臂上方且通过可调撑杆安装在平台后部，压转油缸的上端连接在固定横梁下面，压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；压转油缸的下端连接有加力连杆；竖向连杆有二根，加力连杆的两边通过转动销二分别铰接在二根竖向连杆的下端；二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处。所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括调节防护装置；调节防护装置包括安装在平台上的若干个可调撑子、安装在平台上的二个侧导向座；若干个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周且位于转动臂下面，二个侧导向座分别位于转动臂左右两侧。所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括压转位移传感器、安装在压转油缸上的载荷传感器，压转位移传感器通过传感器固定装置安装在压转油缸上。机架采用钢筋混凝土结构；机架包括底板、连接在底板两端的立板、连接在立板上端的顶梁，底板、立柱、顶梁一体成型；定位板上设有定位孔，定位板通过定位孔、螺栓安装在平台中部。球型支座的球半径大于或等于球型弹性体的转动半径，在偏转力作用时，球型支座转动形成的轨迹圆弧的圆心与球型弹性体转动形成的轨迹圆弧的圆心均为圆心C。二根竖向连杆与转动臂的二个连接点分别为连接点一和连接点二，连接点一、连接点二、圆心C位于同一平面上；连接点一和连接点二的连线为线段L，圆心C位于L的中垂线上。所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括套装在转动销二上的限位筒；限位筒位于加力连杆和竖向连杆之间，加力连杆的左右两侧各设有一个限位筒；在压转油缸的上端设有上端铰链，压转油缸通过上端铰链铰接固定横梁，压转油缸的下端通过连接圆盘铰接加力连杆；竖向连杆通过转动销一铰接转动臂；二个侧导向座均与转动臂相接触。一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，制作一个机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，通过垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷；在机架后部悬挂一个压转油缸从上向下施加载荷，并通过转动臂形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从而实现在一台试验装置上同时对球型弹性体进行轴向与偏转加载的目的。所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括测试方法；测试方法包括静态测试方法和疲劳测试方法；静态测试方法：将球型弹性体与球型支座组对安装，球型弹性体与球型支座之间设置转动臂和调高支座，从下至上依次为球型支座、调高支座、转动臂、球型弹性体；通过调整调高支座的高度，使球型弹性体与球型支座的转动中心重合在一点；通过垂向油缸分别施加轴向预载荷保持不变；压转油缸的下端伸至转动臂下方，压转油缸再通过连杆连接转动臂，连杆与转动臂的二个连接点和转动中心在同一平面，利用转动臂上的偏转力加载点与球型弹性体转动中心的距离形成偏转力臂，通过压转油缸施加偏转力矩；从而实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转静态性能试验；疲劳测试方法：采用上述静态测试方法进行试验加载，通过垂向油缸施加轴向预载荷保持不变，通过压转油缸施加偏转角度4°，频率0.5Hz,循环加载500次，实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转疲劳性能试验；采用上述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置进行试验。所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法还包括安装方法，安装方法包括试验安装和试验拆除；试验安装：制作具有预应力的钢筋混凝土机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，在垂向油缸上设置可上下前后移动的平台；将平台移至机架外，制作一个定位板，将定位板中心与平台中心对中并通过螺栓将定位板固定；然后在定位板上面安装球型支座；制作4个距离可调的可调撑子，将4个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周；在球型支座上安装调高支座，吊装转动臂至调高支座上并通过周围的4个可调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆；定位板安装在平台上，球型支座安装在定位板上，调高支座安装在球型支座上，转动臂安装在调高支座上，定位环安装在转动臂上；转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口；固定横梁位于转动臂上方且通过可调撑杆安装在平台后部，压转油缸的上端连接在固定横梁下面，压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；压转油缸的下端连接有加力连杆；竖向连杆有二根，加力连杆的两边通过转动销二分别铰接在二根竖向连杆的下端；二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处。

【技术特征摘要】
1.一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆；定位板安装在平台上，球型支座安装在定位板上，调高支座安装在球型支座上，转动臂安装在调高支座上，定位环安装在转动臂上；转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口；固定横梁位于转动臂上方且通过可调撑杆安装在平台后部，压转油缸的上端连接在固定横梁下面，压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；压转油缸的下端连接有加力连杆；竖向连杆有二根，加力连杆的两边通过转动销二分别铰接在二根竖向连杆的下端；二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处。2.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括调节防护装置；调节防护装置包括安装在平台上的若干个可调撑子、安装在平台上的二个侧导向座；若干个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周且位于转动臂下面，二个侧导向座分别位于转动臂左右两侧。3.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括压转位移传感器、安装在压转油缸上的载荷传感器，压转位移传感器通过传感器固定装置安装在压转油缸上。4.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，机架采用钢筋混凝土结构；机架包括底板、连接在底板两端的立板、连接在立板上端的顶梁，底板、立柱、顶梁一体成型；定位板上设有定位孔，定位板通过定位孔、螺栓安装在平台中部。5.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，球型支座的球半径大于或等于球型弹性体的转动半径，在偏转力作用时，球型支座转动形成的轨迹圆弧的圆心与球型弹性体转动形成的轨迹圆弧的圆心均为圆心C。6.根据权利要求５所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，二根竖向连杆与转动臂的二个连接点分别为连接点一和连接点二，连接点一、连接点二、圆心C位于同一平面上；连接点一和连接点二的连线为线段L，圆心C位于L的中垂线上。7.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括套装在转动销二上的限位筒；限位筒位于加力连杆和竖向连杆之间，加力连杆的左右两侧各设有一个限位筒；在压转油缸的上端设有上端铰链，压转油缸通过上端铰链铰接固定横梁，压转油缸的下端通过连接圆盘铰接加力连杆；竖向连杆通过转动销一铰接转动臂；二个侧导向座均与转动臂相接触。8.一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，其特征是，制作一个机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，通过垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷；在机架后部悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭立群，林达文，王进，刘立峰，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲轨道交通高分子材料及制品质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：湖南,43