專利名稱：鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油管工程領域，特別涉及一種鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置。
背景技術：
在鋼管彎曲變形試驗中，試驗管直徑、壁厚變化范圍很大，僅用彎曲載荷和管端位移之間的關系曲線圖還不能準確評價試驗管的抗彎曲變形能力。綜合考慮彎曲載荷和管端位移關系曲線、彎曲載荷和管端轉角關系曲線才能更加準確地評價不同直徑、壁厚及不同鋼級的試驗管抗彎曲變形能力。多年的試驗研究結果表明，彎曲載荷和管端轉角關系更加能說明試驗管的抗彎曲變形能力，也是評價試驗管抗彎曲變形能力的重要依據。由于試驗管在承受彎曲載荷的彎曲變形過程中，試驗管不僅有彎曲變形，而且在水平面內有平面運動，這樣就很難找到測量管端轉角的測量基準，沒有測量基準作參考，轉角測量就無法談起。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題目前尚無鋼管彎曲大變形試驗系統，對試驗管管端轉角測量更是缺乏經驗。

發明內容
本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種測量模型簡單準確、 測量成本低、使用安裝方便的鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置。為了實現上述目的本發明采取的技術方案是一種鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置，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力臂轉軸筒上，所述軸座上設有軸承，所述軸承上設有轉動軸，所述轉動軸上套設固定側力臂轉軸筒，所述固定側力臂轉軸筒連接固定側力臂，所述拉線式位移傳感器電連接控制系統，所述控制系統連接計算機數據采集與分析系統。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。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是1.本發明實施例的測量模型結構簡單，測量結果準確；2.本發明實施例的試驗管管端截面轉角測量方法巧妙，測量成本低；3.本發明實施例的試驗管管端截面轉角測量裝置安裝方便，測量裝置可重復使用；4..本發明實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、壁厚及長度試驗管彎曲變形試驗的管端轉角測量。本發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際服役載荷狀態，測量試驗管彎曲變形試驗時試驗管管端的轉角。


圖1是本發明實施例提供的鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置示意圖。圖中1傳感器安裝板、2拉線式位移傳感器、3固定側力臂轉軸筒、4軸承、5轉動軸、6軸座、7固定側力臂、8試驗管、9信號調理器、10計算機數據采集與分析系統。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。參見圖1，一種鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置，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力臂轉軸筒3上，軸座6上設有軸承4，軸承4上設有轉動軸5，轉動軸5上套設固定側力臂轉軸筒3，固定側力臂轉軸筒3連接固定側力臂7，拉線式位移傳感器2電連接信號調理器9，信號調理器9連接計算機數據采集與分析系統10。拉線式位移傳感器2可以直接讀出位移長度。參見圖1，本發明的裝置在使用時，首先按試驗要求制備好試驗管8，用焊接方式將制備好的試驗管8和連接法蘭進行連接。無損探傷檢查焊接質量合格后進行靜水壓試驗，檢驗合格確定試驗管達到試驗要求。吊裝焊接上連接法蘭的試驗管8到試驗機械加載系統上，調整安裝精度，使試驗管8中心線平行于機械加載系統的承力梁的中心線、固定側力臂7垂直于機械加載系統的承力梁中心線，定位后把緊高強度螺栓組。根據拉線式位移傳感器2安裝位置及試驗管8管端可能的最大轉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。試驗管8管段可能的最大轉角一般不超過 10°，因為試驗管在實驗過程中達到屈曲即被視為實驗結束，而此時的鋼管整體彎曲不超過15°，因此兩邊的力臂轉角不超過10°。而此時對應的拉線式傳感器的量程對應的轉角量程即為“適合的量程”。通過傳感器安裝板1把拉線式位移傳感器2水平地安裝在機械加載系統的軸座6上，拉線式位移傳感器2的繩索固定在固定側力臂7的測量點上。固定側力臂7的測量點為固定側力臂轉軸筒3，調整并連接好本發明的管端轉角測量裝置，進入試驗測量狀態。按試驗管彎曲試驗要求加載進行試驗，隨試驗管彎曲變形，試驗管8管端隨固定側力臂7轉動，固定側力臂轉軸筒3也隨之轉動，固定側力臂轉軸筒3的轉動使拉線式位移傳感器2位移改變，拉線式位移傳感器2的位移改變后發出一個可計量的、成線性比例的電信號，電信號經信號調理器9放大處理后輸出到計算機數據采集與分析系統10，計算機數據采集與分析系統10按要求進行記錄、處理及輸出打印，計算機數據采集與分析系統10用于轉角值，按照現有的拉線式傳感器技術進行數據處理，將位移值轉化為轉角值后輸出打印。通過本發明機械裝置，直接測得鋼管彎曲試驗系統中力臂末端的轉角，從而通過幾何關系獲得整管末端的彎曲角度。本發明試驗管管端轉角的測量原理由于試驗管管端和固定力臂是剛性連接，試驗管彎曲變形試驗時，試驗管端的轉角和固定側力臂的轉角相同。固定側力臂是一個剛性很大的焊接結構件，因此，試驗管管端的轉角測量可以轉化為固定側力臂的轉角測量。固定側力臂轉角測量的測量點選在固定側力臂轉軸筒上。當試驗管受彎曲載荷發生彎曲變形時，試驗管管端和固定側力臂同時發生轉動，固定側力臂轉軸筒上的測量點也同時發生轉動。固定側力臂轉軸筒上的測量點就是拉線式位移傳感器線繩的安裝點，測量點的轉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，運用幾何關系計算就能得出試驗管管端橫截面的轉角。試驗管管端轉角的計算模型如下A(t) = 57. 296[L(t)-L(0)]/R (1)L (0)-------試驗管在未發生彎曲變形前拉線式位移傳感器測量長度(mm)；L (t)-------試驗管在發生彎曲變形后拉線式位移傳感器測量長度(mm)；R------固定側力臂轉軸筒半徑(mm，試驗系統固定值)；A(t)------試驗管發生彎曲變形時試驗管管端轉角(° )。本發明的拉線式位移傳感器重量輕，測量范圍大，測量精度高，穩定性好，安裝方便，拉線具有自張緊作用，是試驗管管端截面轉角測量的理想工具。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置，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力臂轉軸筒上，所述軸座上設有軸承，所述軸承上設有轉動軸，所述轉動軸上套設固定側力臂轉軸筒，所述固定側力臂轉軸筒連接固定側力臂，所述拉線式位移傳感器電連接信號調理器，所述信號調理器連接計算機數據采集與分析系統。
2.根據權利要求1所述的鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置，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
本發明公開了一種鋼管彎曲變形試驗系統中試驗管管端轉角測量裝置，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力臂轉軸筒上，所述軸座上設有軸承，所述軸承上設有轉動軸，所述轉動軸上套設固定側力臂轉軸筒，所述固定側力臂轉軸筒連接固定側力臂，所述拉線式位移傳感器電連接控制系統，所述控制系統連接計算機數據采集與分析系統。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。本發明的測量裝置結構簡單、測量結果準確、安裝方便、測量成本低；本發明的測量裝置可用于不同的直徑、壁厚及長度試驗管彎曲變形試驗的管端轉角測量。
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 優先權日2011年11月16日
發明者馮耀榮, 吉玲康, 宮少濤, 左水利, 李彥峰, 楊勇鳴, 王海濤, 鄒海萍, 陳宏遠 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所, 中國重型機械研究院有限公司