管道复杂荷载加载试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种管道复杂荷载加载试验装置，用于对试验管件(12)进行荷载加载试验，包括载荷提供构件、载荷传递构件、管道固定构件，载荷提供构件包括轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)、固定转轴(8)、弯矩加载转轴(9)、限位构件；载荷传递构件包括加载连杆前端(3)、铰接接头(4)、加载连杆后端(5)、连杆端法兰(10)；管道固定构件为管件前端法兰(11)。其中，加载连杆前端(3)与轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)连接处有齿形接面，分别用于进行拉力、扭矩的传递，均通过齿面接触连接；加载连杆前端(3)与加载连杆后端(5)通过铰接接头(4)连接。

【技术实现步骤摘要】
管道复杂荷载加载试验装置
本专利技术涉及管道试验
，用于对试验管道进行多种载荷联合加载，进行复杂载荷作用下管道深海压力试验。
技术介绍
随着我国海洋石油天然气资源的大力开发，海洋管道在油气开采运营过程中发挥着重要的作用。而深海管道承受着自重、外部静水压力、海床作用力等诸多载荷，其在复杂载荷作用下的力学性能一直是国内外众多学者研究的重点，全尺寸试验有助于消除尺寸效应对试验结果的影响，获得更准确的试验数据。而在全尺寸试验设备的研发中，其包括拉压、弯曲、扭转和静水压力在内的复杂载荷的联合加载方式是一个重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出可用于深水压力舱内的管道拉力、扭矩和弯矩的联合加载装置。技术方案如下：一种管道复杂荷载加载试验装置，用于对试验管件12进行荷载加载试验，包括载荷提供构件、载荷传递构件、管道固定构件，载荷提供构件包括轴向位移驱动齿轮1、扭转驱动齿轮2、固定转轴8、弯矩加载转轴9、限位构件；载荷传递构件包括加载连杆前端3、铰接接头4、加载连杆后端5、连杆端法兰10；管道固定构件为管件前端法兰11。加载连杆前端3与轴向位移驱动齿轮1、扭转驱动齿轮2连接处有齿形接面，分别用于进行拉力、扭矩的传递，均通过齿面接触连接。加载连杆前端3与加载连杆后端5通过铰接接头4连接。限位构件、固定转轴8、弯矩加载转轴9之间刚性连接，共同构成弯矩加载模块，固定转轴8与外部构件固定连接，用于限制弯矩加载模块仅可发生围绕固定转轴8的转动；弯矩加载转轴7与液压油缸活塞杆相连，为弯矩加载模块的转动提供驱动力；限位构件用于加载连杆后端5的限位，将弯矩加载模块的转动传递至连杆端法兰10，同时不限制加载连杆后端5的轴向位移、转动。试验管件12通过管件前端法兰11与连杆端法兰10紧密连接。优选地，轴向位移驱动齿轮1为位置相对的两个，通过两个轴向位移驱动齿轮同步反向转动，共同提供管道试验的轴向拉力；通过扭转驱动齿轮2进行顺、逆时针两方向转动，以提供管道试验所需的扭矩；通过转动弯矩加载模块，带动连杆端法兰10、管件前端法兰11的转动，以提供管道试验所需的弯矩。拉力传感器、弯矩传感器固定在加载连杆后端5上，扭矩传感器固定在铰接接头4处，应变片贴在试验管件12上。附图说明图1是本专利技术装置轴测图；图2是本专利技术装置正视图；图3是本专利技术装置俯视图；图标记如下：1-轴向位移驱动齿轮；2-扭转驱动齿轮；3-加载连杆前端；4-铰接接头；5-加载连杆后端；6-挡板；7-挡杆；8-固定转轴；9-弯矩加载转轴；10-连杆端法兰；11-管件前端法兰；12-试验管件。具体实施方式提出可用于全尺寸深水压力舱内的管道拉力、扭矩和弯矩的联合加载装置。在已有的深海液压加载舱的基础上，对其加载端进行设计，从而对深海载荷情况进行更好的模拟。本装置由载荷提供构件、载荷传递构件、管道固定构件组成。其中载荷提供构件包括轴向位移驱动齿轮1、扭转驱动齿轮2、固定转轴8、弯矩加载转轴9、包括挡板6与挡杆7的限位构件；载荷传递构件包括加载连杆前端3、铰接接头4、加载连杆后端5、连杆端法兰10；管道固定构件为管件前端法兰11。加载连杆前端3与轴向位移驱动齿轮1、扭转驱动齿轮2连接处有齿形接面，分别用于进行拉力、扭矩的传递，且其仅通过齿面接触连接，加载连杆前端3可同时发生与小幅度的轴向位移、转动。加载连杆前端3与加载连杆后端5通过铰接接头4连接，在接头位置不承受弯矩，但仍可进行拉力、扭矩的传递。挡板6、挡杆7、固定转轴8、弯矩加载转轴9之间刚性连接，共同构成弯矩加载模块。其中固定转轴8固定于压力舱上，限制弯矩加载模块仅可发生围绕固定转轴8的转动；弯矩加载转轴7与液压油缸活塞杆相连，为弯矩加载模块的转动提供驱动力；挡板6、挡杆7仅与加载连杆后端5接触，将弯矩加载模块的转动传递至连杆端法兰10，同时不限制加载连杆后端5的小幅度轴向位移、转动。挡板6包括两个挡板，挡板之间通过多个挡杆7相连，位于加载连杆后端5的外周连杆端法兰10、管件前端法兰11均为盲板法兰，通过螺栓紧密连接，可以实现弯矩、轴向拉压、扭矩的传递。管件前端法兰11与试验管件12间焊接，试验管件12密闭，为中空或有内流，以模拟真实输油管道。试验管件12后端法兰被固定，通过上下两个轴向位移驱动齿轮1同步反向转动，共同提供管道试验的轴向拉力；通过扭转驱动齿轮2可进行顺、逆时针两方向转动，以提供管道试验所需的扭矩；通过转动弯矩加载模块，带动连杆端法兰10、管件前端法兰11的转动，以提供管道试验所需的弯矩。三者可单独、共同加载，加之深水压力舱的密封环境，可以实现静水压力、拉力、扭矩、弯矩的联合加载。本专利技术中，拉力传感器、弯矩传感器可安装在加载连杆后端5上，扭矩传感器可安装在铰接接头4处，应变片可在入舱前贴在试验管件12上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道复杂荷载加载试验装置，用于对试验管件(12)进行荷载加载试验，包括载荷提供构件、载荷传递构件、管道固定构件，载荷提供构件包括轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)、固定转轴(8)、弯矩加载转轴(9)、限位构件；载荷传递构件包括加载连杆前端(3)、铰接接头(4)、加载连杆后端(5)、连杆端法兰(10)；管道固定构件为管件前端法兰(11)。其中，/n加载连杆前端(3)与轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)连接处有齿形接面，分别用于进行拉力、扭矩的传递，均通过齿面接触连接；/n加载连杆前端(3)与加载连杆后端(5)通过铰接接头(4)连接；/n限位构件、固定转轴(8)、弯矩加载转轴(9)之间刚性连接，共同构成弯矩加载模块，固定转轴(8)与外部构件固定连接，用于限制弯矩加载模块仅可发生围绕固定转轴(8)的转动；弯矩加载转轴7与液压油缸活塞杆相连，为弯矩加载模块的转动提供驱动力；限位构件用于加载连杆后端(5)的限位，将弯矩加载模块的转动传递至连杆端法兰(10)，同时不限制加载连杆后端(5)的轴向位移、转动；/n试验管件(12)通过管件前端法兰(11)与连杆端法兰(10)紧密连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种管道复杂荷载加载试验装置，用于对试验管件(12)进行荷载加载试验，包括载荷提供构件、载荷传递构件、管道固定构件，载荷提供构件包括轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)、固定转轴(8)、弯矩加载转轴(9)、限位构件；载荷传递构件包括加载连杆前端(3)、铰接接头(4)、加载连杆后端(5)、连杆端法兰(10)；管道固定构件为管件前端法兰(11)。其中，
加载连杆前端(3)与轴向位移驱动齿轮(1)、扭转驱动齿轮(2)连接处有齿形接面，分别用于进行拉力、扭矩的传递，均通过齿面接触连接；
加载连杆前端(3)与加载连杆后端(5)通过铰接接头(4)连接；
限位构件、固定转轴(8)、弯矩加载转轴(9)之间刚性连接，共同构成弯矩加载模块，固定转轴(8)与外部构件固定连接，用于限制弯矩加载模块仅可发生围绕固定转轴(8)的转动；弯矩加载转轴7与液压油缸活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建星，赵岩，许伟澎，余杨，王福程，王华昆，王彩妹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12