一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，包括：一主支架、一固定轴支座、一固定轴、两旋转轴支座、一旋转轴、一第一耳板、一第二耳板、一第一油缸、一移动支座、一第二油缸、一第三耳板、一第四耳板、一第三油缸、一旋转曲柄、两第四油缸、一第一提手、一第一棘轮、一曲柄以及一第二提手。本发明依次设置有用于移动固定轴支座以便于安装软管的油缸、强迫软管发生垂向弯曲的油缸和驱动旋转曲柄转动从而使软管发生扭转的油缸，实现了同时测量软管弯曲刚度和扭转刚度的功能；且本发明原理简单、操作便捷，具有较强的工程实用性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量装置，特别是关于一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装 置。 一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置
【背景技术】
[0002] 随着软管技术的发展，越来越多的油田开发项目采用软管。软管在应用前，需先获 知其性能以为其使用提供较为可靠的依据，软管的截面特性是软管的一个基本参数，而刚 度是截面物性的基础，是管线应用分析的一个关键参数。然而，对于结构复杂的软管来说， 理论无法得到刚度的准确数据。
[0003] 软管是由金属及非金属材料组合而成的，典型的软管结构包括骨架层、内压密封 层、抗压铠装层、抗拉铠装层及外包覆层，每层之间是通过挤压力传递荷载，其中骨架层、抗 压铠装层及抗拉铠装层均为金属缠绕而成的，内压密封层及外包覆层为非金属层，由聚合 物挤塑而成。由于软件结构比较复杂，简单的力学公式无法考虑各层之间的相互作用，所以 需通过试验来测得软管的刚度。
[0004] 目前测试软管弯曲刚度的方法是利用简支梁原理，软管一端利用钢结构架限制位 移，另一端利用吊机牵引钢链给软管施加力，在钢连上添加传感器，测量拉力及变形。使用 该方法进行测量存在以下缺点：一是测量精度低，吊机通过钢链加力后不稳定，导致传感器 的数据一直变化，而且变化范围较大，从而导致测量结构不准确定；二是测量时没有安装接 头，软管是通过接头传力的，如果不考虑接头无法考虑各层之间的相互作用，所以刚度测量 值也不准。
[0005] 目前测试软管扭转刚度的方法是将安装有接头的软管一端固定，另一端接头上焊 接钢梁，通过吊车在钢梁的另一端加力，该力传到软管上即为扭矩，吊车的牵引线上布置传 感器测力，钢梁上布置感感器测量钢梁的位置，从而推出软管的扭转角度，通过力及扭转角 度计算得出软管的扭转刚度。该试验方法的缺点在于测量精度低，一是由于吊车的力不稳 定；二是由于接头的刚度与软管的刚度不一致，所以钢梁的扭转角度无法准确反映软管的 扭转角度。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量准确的软管的弯曲刚度及扭转刚度 测量装置。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测 量装置，其特征在于，它包括：一主支架；一滑动连接在所述主支架一端顶部的固定轴支 座；一紧固连接在所述固定轴支座上的固定轴；两间隔紧固连接在所述主支架另一端顶部 的旋转轴支座；一转动连接在两所述旋转轴支座上的旋转轴；一设置在所述主支架端侧且 向下伸出的第一耳板；一设置在所述固定轴支座底部的第二耳板；一连接所述第一耳板与 所述第二耳板的第一油缸；一滑动连接在所述主支架中部的顶部的移动支座；一紧固连接 在所述移动支座上且垂直向上的第二油缸；一设置在所述移动支座底部且向下伸出的第三 耳板；一设置在所述主支架底部的第四耳板；一连接所述第三耳板与所述第四耳板的第三 油缸；一位于两所述旋转轴支座之间的旋转曲柄；两分别连接所述旋转曲柄的一端与所述 主支架底部的第四油缸；一设置在所述选择曲柄顶部且可上下移动的第一提手；一紧固套 接在所述第一提手所正对的旋转轴上的第一棘轮；一紧固连接在一所述旋转轴支座一侧的 曲柄；一设置在所述所述曲柄顶端的第二提手；以及一紧固套接在所述第二提手所正对的 旋转轴上的第二棘轮；其中，所述固定轴与所述旋转轴具有同轴关系，所述第一油缸平行于 所述固定轴的轴线，所述第二油缸的输出端延长线与所述固定轴的轴线垂直相交，所述第 三油缸平行于所述固定轴的轴线。
[0008] 所述固定轴和旋转轴上分别设置有一个或多个补偿孔。
[0009] 所述第四油缸与所述主支架的底部之间的连接为铰接。
[0010] 所述第一提手为螺杆，与所述螺杆配合的螺母紧固连接在所述旋转曲柄的顶部， 当旋转所述螺杆时，所述螺杆上移或者下移以抵住或松开所述第一棘轮。
[0011] 所述第二提手为螺杆，与所述螺杆配合的螺母紧固连接在所述曲柄的顶部，当旋 转所述螺杆时，所述螺杆上移或者下移以抵住或松开所述第二棘轮。
[0012] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明依次设置有用于移动 固定轴支座以便于安装软管的油缸、强迫软管发生垂向弯曲的油缸和驱动旋转曲柄转动从 而使软管发生扭转的油缸，实现了同时测量软管弯曲刚度和扭转刚度的功能。2、本发明利 用油缸实施压载，使所加载的荷载更加稳定，同时荷载加上后能够固定荷载，便于测量过程 中的记录，所测得的刚度更加准确。3、本发明原理简单、操作便捷，具有较强的工程实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明主视示意图；
[0014] 图2是本发明侧视示意图；
[0015] 图3是本发明俯视示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0017] 如图1?3所示，本发明包括一主支架1，在主支架1 一端的顶部滑动连接一固定 轴支座2,在固定轴支座2上紧固连接一固定轴3,在主支架1另一端的顶部紧固连接两间 隔布置的旋转轴支座4,两旋转轴支座4转动连接一旋转轴5,固定轴3与旋转轴5具有同 轴关系。固定轴支座2的底部设置有一向下伸出的耳板2-1，主支架1的端侧设置有一向下 伸出的耳板1-1，两耳板1-U2-1之间通过一油缸6连接，油缸6平行于固定轴3的轴线。 在主支架1中部的顶部滑动连接一移动支座7,移动支座7上紧固连接一垂直向上的油缸 8,油缸8的输出端延长线与固定轴3的轴线垂直相交。移动支座7的底部设置有一向下伸 出的耳板7-1，耳板7-1通过一油缸9与一设置在主支架1底部的耳板1-2连接，油缸9平 行于固定轴3的轴线。本发明还包括一位于两旋转轴支座4之间的旋转曲柄10,旋转曲柄 10的两端分别通过一油缸11连接主支架1的底部，在旋转曲柄10的顶部设置一可上下移 动的提手12。在提手12所正对的旋转轴5上紧固套接一棘轮13,当提手12下移时可紧密 抵住棘轮13。在一旋转轴支座4的一侧紧固连接一曲柄14,曲柄14的顶部设置有一可上 下移动的提手15,在提手15所正对的旋转轴5上紧固套接另一棘轮16。
[0018] 上述实施例中，固定轴3和旋转轴5上分别设置有一个或多个补偿孔17,补偿孔 17用于固定轴3、旋转轴5与软管18之间的连接。
[0019] 上述实施例中，油缸11与主支架1的底部之间的连接采用铰接。
[0020] 上述实施例中，提手12、15可以具体采用螺杆，与螺杆配合的螺母紧固连接在旋 转曲柄10或曲柄14的顶部，当旋转螺杆时，即可使螺杆下移或者上移，以便抵住或者松开 棘轮13、16。
[0021] 使用本发明测量软管的弯曲刚度及扭转刚度的方法如下：
[0022] ( -）使用本发明测量软管的弯曲刚度时，首先通过油缸6将固定轴支座2向外移 出，然后将长度为L的软管18 -端安装在旋转轴5上（利用插销插到旋转轴的补偿孔17 上），然后通过油缸6使固定轴支座2向内移动，当固定轴3与软管18接头接触后，使两者 连接（利用销轴插到固定轴3的补偿孔17上）；再利用油缸9推动移动支座7,使油缸8移 动到软管18的L/2的位置，通过油缸8顶升软管18,顶升过程中记录油缸8的压力P及软 管18的位移y，试验结束后，通过油缸8的内径R、及油缸8的压力P及软管18的位移y，计 算软管弯曲刚度EI = π R2PLV(48y)。
[0023] (二）使用本发明测量软管的扭转刚度时，首先在软管18上画一条轴向记录线，然 后利用与（一）同样的方法将软管18安装到位，再使提手12向下移动紧密抵住棘轮13。 测量顺时针扭转刚度时，利用油缸11推动旋转曲柄10,旋转曲柄10带动棘轮13旋转从而 对软管18加载扭矩，当加载到特定扭矩T时停止加载，此时使提手15下移紧密抵住棘轮16 以固定扭转力，测量此时记录线的转角Θ，测量完成后，提起提手15将扭矩泄载，然后计算 扭转刚度GI P = TL/ Θ。然后使用同样的方法可测量逆时针扭转刚度。
[0024] 本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有 所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同 变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1. 一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特征在于，它包括： 一主支架； 一滑动连接在所述主支架一端顶部的固定轴支座； 一紧固连接在所述固定轴支座上的固定轴； 两间隔紧固连接在所述主支架另一端顶部的旋转轴支座； 一转动连接在两所述旋转轴支座上的旋转轴； 一设置在所述主支架端侧且向下伸出的第一耳板； 一设置在所述固定轴支座底部的第二耳板； 一连接所述第一耳板与所述第二耳板的第一油缸； 一滑动连接在所述主支架中部的顶部的移动支座； 一紧固连接在所述移动支座上且垂直向上的第二油缸； 一设置在所述移动支座底部且向下伸出的第三耳板； 一设置在所述主支架底部的第四耳板； 一连接所述第三耳板与所述第四耳板的第三油缸； 一位于两所述旋转轴支座之间的旋转曲柄； 两分别连接所述旋转曲柄的一端与所述主支架底部的第四油缸； 一设置在所述选择曲柄顶部且可上下移动的第一提手； 一紧固套接在所述第一提手所正对的旋转轴上的第一棘轮； 一紧固连接在一所述旋转轴支座一侧的曲柄； 一设置在所述所述曲柄顶端的第二提手；以及 一紧固套接在所述第二提手所正对的旋转轴上的第二棘轮； 其中，所述固定轴与所述旋转轴具有同轴关系，所述第一油缸平行于所述固定轴的轴 线，所述第二油缸的输出端延长线与所述固定轴的轴线垂直相交，所述第三油缸平行于所 述固定轴的轴线。
2. 如权利要求1所述的一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特征在于，所述 固定轴和旋转轴上分别设置有一个或多个补偿孔。
3. 如权利要求1所述的一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特征在于，所述 第四油缸与所述主支架的底部之间的连接为铰接。
4. 如权利要求2所述的一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特征在于，所述 第四油缸与所述主支架的底部之间的连接为铰接。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特 征在于，所述第一提手为螺杆，与所述螺杆配合的螺母紧固连接在所述旋转曲柄的顶部，当 旋转所述螺杆时，所述螺杆上移或者下移以抵住或松开所述第一棘轮。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的一种软管的弯曲刚度及扭转刚度测量装置，其特 征在于，所述第二提手为螺杆，与所述螺杆配合的螺母紧固连接在所述曲柄的顶部，当旋转 所述螺杆时，所述螺杆上移或者下移以抵住或松开所述第二棘轮。
【文档编号】G01N3/22GK104101545SQ201410291312
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】曹静, 周巍伟, 陈星 , 沙勇, 李丽玮, 刘国璋, 宋平娜, 刘栋杰 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院