專利名稱：1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置。
背景技術：
1500t立式聯(lián)合力試驗機目前主要進行直徑2-7/8in到5_l/2in油套管接箍性能評價試驗以及滑脫試驗。不斷更新中的IS013679標準對油套管接箍性能評價試驗的要求日益苛刻，其中復合力壓縮試驗中，壓縮值幾近于管體屈服強度，這就引發(fā)了工程力學中壓桿穩(wěn)定的問題，在無任何防失穩(wěn)措施的情況之下，試樣極易發(fā)生失穩(wěn)，難以按要求順利完成試驗，甚至造成不必要的危險事故。工程力學中，縱向(長度方向)尺寸遠大于橫向(垂直于長度方向)尺寸的構件稱為桿件，鋼管就屬于桿件的一種。而受壓的細長直桿，當沿桿軸方向的壓力增大到一定數(shù)值時，若受到微小的干擾，桿就會由原來的直線狀態(tài)突然變彎，這種突然改變其平衡狀態(tài)的現(xiàn)象，稱為喪失穩(wěn)定，簡稱失穩(wěn)。在試驗過程中，很可能出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象時，其實際加載卻仍未達到試驗要求載荷,繼續(xù)加載而造成試樣彎折試驗事故。從工程力學的角度分析，提高壓桿的穩(wěn)定性，主要措施有:①減小壓桿的支撐長度選擇合理的截面形狀改善桿端的約束情況；④合理地選擇材料。試驗中，載荷架載荷值均為軸向載荷，載荷架在垂直地面水平方向給試樣施加載荷。結合試驗要求以及載荷架試驗中試樣的實際安裝，分析得出以下可行性措施:①在滿足試驗要求條件下盡量減短試驗試樣的長度改善管端的約束情況；③保證試樣與載荷架施載方向的平行度，即盡可能使試樣處于且保持垂直于載荷架平臺(地面水平方向)的狀態(tài)，保證載荷的軸向性，以此來減小由于試樣管體成分、壁厚不均引起受力不均以及試樣的安裝等等一切內(nèi)、外在因素帶來的影響。試樣裝于立式載荷架之上后，離地有一定的距離，如圖1所示，無法以地面為著力點防失穩(wěn)；試樣兩邊為八個液壓缸，若以液壓缸為著力點，一旦發(fā)生失穩(wěn)，載荷架傾斜，將造成不可預計的安全隱患和經(jīng)濟損失。目前，國內(nèi)外只有與臥式聯(lián)合力試驗機配套的防失穩(wěn)裝置，尚無與立式聯(lián)合力試驗機相配套的防失穩(wěn)裝置，亟待研發(fā)設計新的結構，以滿足完成標準試驗的要求。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術中結構上的不足，本實用新型的目的是提供一種1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，基于工程力學上提高壓桿穩(wěn)定的防失穩(wěn)原理，結合IS013679標準對試驗的要求，保證試樣與載荷架施載方向的平行度，即盡可能使試樣處于且保持垂直于載荷架平臺(地面水平方向)的狀態(tài)。從而解決了試驗過程中試樣失穩(wěn)的問題，使得試驗能夠安全順利地進行。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是提供一種1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，所述防失穩(wěn)裝置置于1500t立式聯(lián)合力試驗機的載荷架下平臺，其中:所述防失穩(wěn)裝置包括有防失穩(wěn)框架和防失穩(wěn)支撐裝置；所述防失穩(wěn)框架包括有主框架、側框架或者獨立豎梁以及底部橫梁，所述主框架與側框架或者獨立豎梁之間通過螺栓緊固連接，底部橫梁與主框架及側框架或者獨立豎梁之間同樣分別采用螺栓連接，從而形成一個封閉式防失穩(wěn)框架；所述主框架與側框架組成的封閉式防失穩(wěn)框架內(nèi)四周a側、b側、c側、d側的中間設有支撐豎梁，a側、b側、d側的支撐豎梁與主框架之間為固定連接，c側的支撐豎梁與主框架之間之間通過螺栓緊固連接；所述防失穩(wěn)支撐裝置包括有支撐底座、支撐套筒、伸縮調(diào)節(jié)螺母和支撐卡瓦，支撐底座為兩塊方形夾持板通過四個螺栓夾持固定于防失穩(wěn)框架的支撐豎梁上；支撐套筒固定連接于支撐底座的中心部位，支撐套筒內(nèi)套入支撐卡瓦，支撐卡瓦的背部設有絲杠，并與伸縮調(diào)節(jié)螺母螺紋連接，通過調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母，從而調(diào)節(jié)支撐卡瓦伸出伸縮調(diào)節(jié)螺母的長短。本實用新型的效果是本發(fā)明為封閉式防失穩(wěn)裝置，該裝置能保證試驗的順利完成，其支撐桿的長短可調(diào)，支撐點位置垂直可調(diào)，可適用于2-7/8到5-1/2英寸多種規(guī)格；該裝置設有多套卡具，靈活適用于多種類型試驗，A系列試驗后無需拆卸該裝置，在B系列試驗時能與彎曲裝置配合使用。該裝置縮短了試驗周期，減少了人力物力浪費，既保證試樣不會發(fā)生失穩(wěn)，又不會對設備造成任何損傷。使用該裝置應用于4.5英寸的13013679 (2009版)特殊扣接頭性能評價試驗，試驗進行順利，未發(fā)生任何安全事故，驗證了該裝置的有效性。本發(fā)明填補了國際上1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置的空白，使得更進一步模擬油套管深井受力情況成為可能，為進一步研發(fā)生產(chǎn)高附加值油套管提供了保障。

圖1是已有技術的1500t立式聯(lián)合力試驗機；圖2是本實用新型的A系試驗防失穩(wěn)裝置安裝圖；圖3是本實用新型的A系防失穩(wěn)裝置安裝俯視圖圖4是本實用新型的B系防失穩(wěn)裝置安裝圖；圖5是本實用新型的B系防失穩(wěn)裝置安裝俯視圖；圖6是本實用新型的純壓縮載荷試驗防失穩(wěn)裝置安裝俯視圖；圖7是本實用新型的防失穩(wěn)框架安裝側視圖；圖8是本實用新型的帶螺孔支撐底座方板及帶孔槽支撐底座方板；圖9是本實用新型的獨立豎梁；圖10本實用新型的防失穩(wěn)框架側視圖。圖中:1、載荷架2、防失穩(wěn)框架3、防失穩(wěn)支撐裝置4、試驗試樣5、彎曲框架6、推彎裝置2-1、主框架2-2、側框架2-3、底部橫梁2_4、支撐豎梁2-5、獨立豎梁3-1、支撐底座3-1-1、帶螺孔支撐底座方板3-1-2、帶孔槽支撐底座方板3-2、支撐套筒3_3、伸縮調(diào)節(jié)螺母3-4-1、Α系支撐卡瓦3-4_2、B系支撐卡瓦3_4_3、純壓縮支撐卡瓦6-1、推彎液壓缸6-2、推彎卡瓦具體實施方式
結合附圖及實施例對本實用新型的1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置的結構加以說明。如圖2所示，本實用新型的1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置的主體結構材料選用方鋼，在防失穩(wěn)框架的底部，通過兩根長橫梁，以及四根短橫梁，以螺栓連接的方式，將整個防失穩(wěn)裝置固定于載荷架的下平臺，以立式聯(lián)合力試驗機的下平臺作為著力點，實現(xiàn)防失穩(wěn)目的，最大地減小了對立式聯(lián)合力試驗機主體結構的影響。本實用新型的1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置結構是，所述防失穩(wěn)裝置置于1500t立式聯(lián)合力試驗機的載荷架I下平臺，所述防失穩(wěn)裝置包括有防失穩(wěn)框架和防失穩(wěn)支撐裝置。所述防失穩(wěn)框架包括有主框架2-1、側框架2-2或者獨立豎梁2-5以及底部橫梁2-3，所述主框架2-1與側框架2-2通過螺栓緊固連接，底部橫梁2-3與主框架2_1及側框架2-2同樣分別采用螺栓連接，從而形成一個封閉式防失穩(wěn)框架；所述主框架2-1與側框架2-2組成的封閉式防失穩(wěn)框架內(nèi)四周a側、b側、c側、d側的中間設有支撐豎梁2-4，a側、b偵U、d側的支撐豎梁2-4與主框架之間2-1為固定連接，c側的支撐豎梁2-4與主框架之間
2-1之間通過螺栓緊固連接；當不需要使用的B系試驗時以及在方便部件安裝以及試驗線路連接時，松開螺栓即可卸除；主框架2-1的d側在A系試驗以及純壓縮試驗時為側框架，在B系試驗時，d側為兩根獨立豎梁2-5，如圖7、圖9及圖10所示。所述防失穩(wěn)支撐裝置包括有支撐底座3-1、支撐套筒3-2、伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3和支撐卡瓦3-4，支撐底座3-1為兩塊方形夾持板通過四個螺栓夾持固定于防失穩(wěn)框架的支撐豎梁2-4上，其位置根據(jù)不同規(guī)格尺寸試驗試樣以及不同的試驗類型，調(diào)節(jié)螺桿至支撐豎梁上的指定位置緊固；支撐套筒3-2固定連接于支撐底座3-1的中心部位，支撐套筒3-2內(nèi)套入支撐卡瓦3-4，支撐卡瓦3-4的背部設有絲杠，并與伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3螺紋連接，通過調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3，從而調(diào)節(jié)支撐卡瓦3-4伸出伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3的長短。所述支撐卡瓦
3-4背部的梯形扣絲杠為直徑Φ60的絲杠。依據(jù)試驗種類，支撐底座3-1分別設計有兩套，支撐卡瓦3-4分別設計有三套。所述支撐底座3-1的第一套:帶螺孔支撐底座方板3-1-1和開有中心孔的帶螺孔支撐底座方板3-1-2的支撐底座；第二套:帶螺孔支撐底座方板3-1-1和中心固定連接有支撐套筒3-2的支撐底座，套筒依據(jù)安裝位置a側、b側或者c側、d側長度不同以適應空間要求，如圖6所示。支撐底座3-1通過四個長螺桿，夾持安裝在支撐豎梁2-4上的相應位置，高低根據(jù)要求靈活可調(diào)。在A系試驗時，試樣裝有外壓釜，所述支撐底座3-1在框架a側、b側使用第一套支撐底座3-1，在框架c、d側使用第二套支撐底座3-1，安裝在四個方向的支撐豎梁2-4上相應位置，如圖3所示。在B系試驗時，所述支撐底座3-1只在框架的a側、b側安裝，使用第二套支撐底座3-1，安裝在支撐豎梁2-4上的相應位置，如圖5所示。在純壓縮試驗時，所述支撐底座3-1使用第二套，安裝在a側、b側、c側、d側四個方向的支撐豎梁2-4上相應位置，如圖6所示。所述支撐卡瓦3-4共設計有三套:第一套3-4-1:圓弧卡瓦，如圖3所示，支撐卡瓦的卡腳弧度與外壓釜外壁弧度一致；第二套3-4-2:直角平槽卡瓦，如圖4和圖5所示，平槽尺寸與推彎卡瓦相配套；第三套3-4-3:120°卡腳卡瓦，適于直接卡試驗試樣，如圖6所示。使用中，本實用新型的1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置結合試驗要求，針對不同試驗設計有以下三類:1、接箍性能評價試驗-A系試驗A系試驗中，試樣將受到軸向的拉伸、壓縮以及內(nèi)壓和外壓的復合載荷作用，試樣的接箍部分通過安裝外壓釜施予外壓。防失穩(wěn)裝置裝于載荷架I下平臺，使用側框架2-2在外壓筒軸向兩端四個方向分別設四套防失穩(wěn)支撐裝置3，如圖2所示。支撐裝置3的支撐卡瓦3-4選用第一套A系試驗專用卡瓦，其卡腳弧度與外壓釜外壁弧度一致，卡瓦背部絲杠插入支撐底座孔槽或套筒，通過調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3，在試驗時緊貼試樣的外壓釜上；防失穩(wěn)支撐裝置底座3-1通過螺桿固定于防失穩(wěn)裝置的四周支撐豎梁2-4上，位置高度可調(diào)。通過調(diào)節(jié)支撐底座3-1的高度以及調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3實現(xiàn)2-7/8到5-1/2英寸試樣試驗的防失穩(wěn)。如圖3所示。2、接箍性能評價試驗-B系試驗B系試驗中有兩種試驗狀態(tài)需要用到防失穩(wěn)裝置:壓縮+內(nèi)壓+彎曲；純壓縮。當試樣受到壓縮、內(nèi)壓以及彎曲的復合作用時，由于彎曲角度計算使用到的應變只有四組，只能計算一個方向的彎曲角度，為了使推彎液壓缸在推彎的時候盡可能在推彎方向上彎曲，減小角度誤差，避免誤差引起試驗試樣失穩(wěn)，安裝此防失穩(wěn)裝置。與A系試驗時相同，防失穩(wěn)裝置裝于載荷架I下平臺，但不再使用側框架，而是使用兩根獨立豎梁2-5，既給彎曲框架5留出安裝空間又保持了防失穩(wěn)裝置的封閉性與穩(wěn)固性；為方便各裝置的安裝及試驗線路的連接，側框架對面一側支撐豎梁2-4可卸除。防失穩(wěn)支撐卡瓦設計為平槽卡瓦3-4-2，即第二套B系試驗專用卡瓦，支撐在推彎卡瓦的兩側兩個方向，如圖4、圖5所示，將支撐卡瓦背部絲杠插入支撐套筒3-2，調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母3-3，使支撐卡瓦3-4-2輕貼推彎卡瓦6-2，從而不影響推彎裝置6的正常工作，由此，液壓缸沿支撐卡瓦3-4-2的平槽方向作用試驗試樣，避免了試驗試樣發(fā)生應變監(jiān)測以外的彎曲而發(fā)生失穩(wěn)事故。支撐裝置3高低、伸縮可調(diào)，適用2-7/8到5-1/2英寸試樣試驗的防失穩(wěn)。如圖5所示。3、純壓縮載荷試驗對于試樣只受到純壓縮載荷作用的試驗，防失穩(wěn)裝置安裝側框架2-2，在試驗試樣的適當位置周圍四個方向分別設計四個120°卡角支撐卡瓦3-4-3輔助支撐，保證試樣在軸向受力，適用尺寸:2-7/8in至5-l/2in。依據(jù)試樣的規(guī)格尺寸，根據(jù)實際情況，小尺寸油管試樣可只在180°方向安裝一對防失穩(wěn)支撐裝置。B系試驗中最大壓縮載荷這一載荷點試驗也可使用此種防失穩(wěn)方案。如圖6所示。
權利要求1.一種1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置,所述防失穩(wěn)裝置置于1500t立式聯(lián)合力試驗機的載荷架下平臺，其特征是:所述防失穩(wěn)裝置包括有防失穩(wěn)框架和防失穩(wěn)支撐裝置； 所述防失穩(wěn)框架包括有主框架(2-1)、側框架(2-2)或者獨立豎梁(2-5)以及底部橫梁(2-3)，所述主框架(2-1)與側框架(2-2)通過螺栓緊固連接，底部橫梁(2-3)與主框架(2-1)及側框架(2-2)同樣分別采用螺栓連接，從而形成一個封閉式防失穩(wěn)框架；所述主框架(2-1)與側框架(2-2)組成的封閉式防失穩(wěn)框架內(nèi)四周a側、b側、c側、d側的中間設有支撐豎梁(2-4 )，a側、b側、d側的支撐豎梁(2-4 )與主框架(2-1)之間為固定連接，c側的支撐豎梁(2-4)與主框架(2-1)之間通過螺栓緊固連接； 所述防失穩(wěn)支撐裝置包括有支撐底座(3-1)、支撐套筒(3-2)、伸縮調(diào)節(jié)螺母(3-3)和支撐卡瓦(3-4)，支撐底座(3-1)為兩塊方形夾持板通過四個螺栓夾持固定于防失穩(wěn)框架的支撐豎梁(2-4)上；支撐套筒(3-2)固定連接于支撐底座(3-1)的中心部位，支撐套筒(3-2)內(nèi)套入支撐卡瓦(3-4)，支撐卡瓦(3-4)的背部設有絲杠，并與伸縮調(diào)節(jié)螺母(3-3)螺紋連接，通過調(diào)節(jié)伸縮調(diào)節(jié)螺母(3-3)，從而調(diào)節(jié)支撐卡瓦(3-4)伸出伸縮調(diào)節(jié)螺母(3-3)的長短。
2.根據(jù)權利要求1所述1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，其特征是:所述支撐底座(3-1)為帶螺孔支撐底座方板(3-1-1)和開有中心孔的帶螺孔支撐底座方板(3-1-2)的支撐底座。
3.根據(jù)權利要求1所述1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，其特征是:所述支撐底座(3-1)為帶螺孔支撐底座方板(3-1-1)和中心固定有套筒(3-2)的支撐底座。
4.根據(jù)權利要求1所述1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，其特征是:所述支撐卡瓦(3-4)為圓弧卡瓦或直角平槽卡瓦或120°卡腳卡瓦。
5.根據(jù)權利要求1所述1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，其特征是:所述支撐卡瓦(3-4)背部的梯形扣絲杠為直徑Φ60的絲杠。
專利摘要本實用新型提供一種1500t立式聯(lián)合力試驗機防失穩(wěn)裝置，所述防失穩(wěn)裝置置于1500t立式聯(lián)合力試驗機載荷架下平臺，所述防失穩(wěn)裝置包括有防失穩(wěn)框架和防失穩(wěn)支撐裝置。該裝置能保證試驗的順利完成，其支撐桿的長短可調(diào)，支撐點位置垂直可調(diào)，可適用于2-7/8到5-1/2英寸多種規(guī)格；該裝置設有多套卡具，靈活適用于多種類型試驗，A系列試驗后無需拆卸該裝置，在B系列試驗時能與彎曲裝置配合使用。該裝置縮短了試驗周期，減少了人力物力浪費，既保證試樣不會發(fā)生失穩(wěn)，又不會對設備造成任何損傷。
文檔編號G01M13/00GK203037456SQ20132003178
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權日2013年1月22日
發(fā)明者李毅, 范峰華, 王繼寶, 郝玉華, 戈曉, 張麗敏, 張冬梅, 陶勇, 趙延延 申請人:天津鋼管集團股份有限公司