CN102866068A - 用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置 - Google Patents

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谭惠丰
王长国
卫剑征
岳鹏阳
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Abstract

用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，它涉及一种拉压-扭转耦合加载试验装置。本发明为了解决目前对不同长度、不同直径的充气管结构进行拉压-扭转耦合加载试验时，需要不同的试验装置分别进行试验，缺少标准的试验装置能够对不同尺寸的充气管结构进行拉压-扭转耦合加载试验的问题。本发明中所述拉压加载系统、扭转加载系统和活动挡板均在固定平台上，拉压加载系统包括拉压加载固定挡板、丝杠、测力传感器和手柄，扭转加载系统包括扭转刻度盘、扭转加载固定挡板、扭转加载杆、滚轮和轴承，所述拉压加载固定挡板和扭转加载固定挡板分别在固定平台的两端上并与固定平台固接。本发明用于充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验中。

Description

用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置
技术领域
本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置。
背景技术
充气管结构是充气展开结构中最常用的承力结构之一，其应用的关键是充气管结构要具有一定的纵向抗拉或抗压能力，以及环向的抗扭能力。所谓的纵向抗拉/压能力指的是，当充气管承受拉伸/压缩荷载作用时，其抵抗变形的能力；而环向抗扭能力指的是，当充气管承受扭转荷载作用时，其抵抗扭转变形的能力。充气管的变形越小，说明充气管的承载能力越强。充气管在实际工作中，常常受到拉伸(或压缩)和扭转的耦合外载荷作用，试验是评估充气管结构抗拉(或抗压)和抗扭承载能力的最直接方法，但是目前还没有一个标准的试验装置能够实现对不同长度、不同直径的充气管结构进行拉压-扭耦合加载试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，以解决目前对不同长度、不同直径的充气管结构进行拉压-扭转耦合加载试验时，需要不同的试验装置分别进行试验，缺少标准的试验装置能够对不同尺寸的充气管结构进行拉压-扭转耦合加载试验的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明所述试验装置包括固定平台、拉压加载系统、扭转加载系统、活动挡板、第一端头盖、第二端头盖和四根支撑杆，所述固定平台水平设置，所述拉压加载系统、扭转加载系统和活动挡板均设置在固定平台上，活动挡板竖直设置在拉压加载系统和扭转加载系统之间，所述拉压加载系统包括拉压加载固定挡板、丝杠、测力传感器和手柄构成，所述扭转加载系统包括扭转刻度盘、扭转加载固定挡板、扭转加载杆、滚轮和轴承，所述拉压加载固定挡板和扭转加载固定挡板分别竖直设置在固定平台的两端上并与固定平台固定连接，扭转加载固定挡板上加工有第一通孔，所述滚轮安装在第一通孔内，第一端头盖位于扭转加载固定挡板的内侧，扭转加载杆位于扭转加载固定挡板的外侧，轴承位于扭转加载杆和第一端头盖之间，轴承穿过滚轮与第一端头盖转动连接，轴承与扭转加载杆转动连接，扭转刻度盘安装在第一端头盖上，所述活动挡板的侧面上加工有第二中心通孔和四个第三通孔，每根支撑杆穿过活动挡板上的第三通孔固定连接在拉压加载固定挡板和扭转加载固定挡板之间，活动挡板在四根支撑杆上滑动，第二端头盖固定连接在活动挡板上的第二中心通孔处，所述测力传感器的一端与第二端头盖固定连接，测力传感器的另一端与丝杠连接，丝杠穿过拉压加载固定挡板与手柄固定连接。
本发明包含的有益效果是：
一、本发明为用于充气管结构的拉压-扭耦合加载试验装置，本发明可评估充气管结构的拉压-扭转的承载能力，本发明应用广泛，适用于不同长度和不用直径的充气管结构，本发明不但能够实现对充气管结构的拉伸/压缩加载试验和扭转加载试验，也能够实现拉伸(或压缩)与扭转的耦合加载试验；
二、本发明设计简单，经济实用。不但实现不同尺寸的充气管结构独立的拉伸加载、压缩加载、扭转加载试验，而且可以实现充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验；
三、本发明中的第一端头盖和第二端头盖的设置不但保证了充气管结构具有足够的气密性，而且便于充气管安装在本发明中；
四、本发明中活动挡板和四根支撑杆的设置是活动挡板沿着四根支撑杆平行移动，从而可适合对不同长度的充气管进行拉压-扭转耦合加载试验；
五、本发明中滚轮的设置可有效减小扭转加载过程中的摩擦，使试验数据准确；
六、本发明中固定平台是一个平整的具有一定重量的刚性平台，用于固定扭转加载系统和拉压加载固定挡板，防止在对充气管加载过程中发生刚体移动；
七、本发明通过旋转手柄即可实现对充气管的拉伸或压缩加载，其拉压加载大小可通过读取测力传感器获得。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图，图2为图1的左视结构示意图，图3为图1的右视结构示意图，图4为图1的俯视结构示意图，图5为图1中A-A向的剖面图，图6为图1中B-B向的剖面图，图7为图1中C-C向的剖面图，图8是本发明的立体结构示意图，图9为活动挡板4的主视结构示意图，图10为扭转加载固定挡板3-2的主视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述试验装置包括固定平台1、拉压加载系统2、扭转加载系统3、活动挡板4、第一端头盖5、第二端头盖6和四根支撑杆7，所述固定平台1水平设置，所述拉压加载系统2、扭转加载系统3和活动挡板4均设置在固定平台1上，活动挡板4竖直设置在拉压加载系统2和扭转加载系统3之间，所述拉压加载系统2包括拉压加载固定挡板2-1、丝杠2-2、测力传感器2-3和手柄2-4构成，所述扭转加载系统3包括扭转刻度盘3-1、扭转加载固定挡板3-2、扭转加载杆3-3、滚轮3-4和轴承3-5，所述拉压加载固定挡板2-1和扭转加载固定挡板3-2分别竖直设置在固定平台1的两端上并与固定平台1固定连接，扭转加载固定挡板3-2上加工有第一通孔8，所述滚轮3-4安装在第一通孔8内，第一端头盖5位于扭转加载固定挡板3-2的内侧，扭转加载杆3-3位于扭转加载固定挡板3-2的外侧，轴承3-5位于扭转加载杆3-3和第一端头盖5之间，轴承3-5穿过滚轮3-4与第一端头盖5转动连接，轴承3-5与扭转加载杆3-3转动连接，扭转刻度盘3-1安装在第一端头盖5上，所述活动挡板4的侧面上加工有第二中心通孔9和四个第三通孔10，每根支撑杆7穿过活动挡板4上的第三通孔10固定连接在拉压加载固定挡板2-1和扭转加载固定挡板3-2之间，活动挡板4在四根支撑杆7上滑动，第二端头盖6固定连接在活动挡板4上的第二中心通孔9处，所述测力传感器2-3的一端与第二端头盖6固定连接，测力传感器2-3的另一端与丝杠2-2连接，丝杠2-2穿过拉压加载固定挡板2-1与手柄2-4固定连接。本实施方式中的测力传感器2-3为已有产品。
具体实施方式二：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述扭转刻度盘3-1为环形刻度盘，扭转加载固定挡板3-2顶部中点处设置有指针11。将环形刻度盘安装在扭转加载固定挡板3-2内侧(即充气管12一侧)并与滚轮3-4同心设置且环形刻度盘与第一端头盖同步转动，指针11位于扭转加载固定挡板3-2顶部中心位置，通过指针11在扭转刻度盘3-1上的位置即可读出充气管12的扭转角度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中四个第三通孔10均位于活动挡板4的四个端角处。这样设置的第三通孔10可使充气管12和支撑杆之间的距离更加合理，有利于充气管12通过本发明准确得出其拉压-扭转耦合加载的数据。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述滚轮3-4的中心与第一端头盖5的中心重合。待试验的充气管12先用胶黏剂分别与第一端头盖5、第二端头盖6进行粘接连接，这样可以保证充气管12内部的气压不泄露。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述轴承3-5与扭转加载杆3-3的中心固定连接。这样设置为了使扭转加载杆3-3更加有效的实现对充气管12结构的扭转加载，首先，使扭转加载杆3-3处于水平状态，在扭转加载杆3-3任意一端悬挂重物块，扭转加载杆3-3发生转动，带动与充气管12连接的第一端头盖5发生同步转动，实现对充气管12结构的扭转加载。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述第二端头盖6上加工有测压孔6-1和和进气孔6-2，所述测压孔6-1通过管线与压力表连接，进气孔6-2与充气泵连通。压力表和充气泵均为已有产品，测压孔6-1的设置是为了监测充气管12的内部压力。进气孔6-2的设置是为了对充气管12进行充气。用充气泵通过第二端头盖6的进气孔6-2对充气管12进行充气，测压孔6-1连接压力表监测充气管12的内部压力，顺时针或逆时针旋转拉压加载系统2中的手柄2-4，使测力传感器2-3初始值为零，即充气管12实验前不受拉伸或压缩载荷。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述活动挡板4为矩形钢质活动挡板，所述拉压加载固定挡板2-1为矩形钢质拉压加载固定挡板，所述扭转加载固定挡板3-2为矩形钢质扭转加载固定挡板。这样设置的活动挡板4、拉压加载固定挡板2-1和扭转加载固定挡板3-2更有利于实现本发明的精准的试验结果，增强本发明的使用寿命。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述第一端头盖5为钢质第一端头盖、所述第二端头盖6为钢质第二端头盖，支撑杆7为钢质支撑杆。这样设置的第一端头盖5、第二端头盖6和支撑杆7更有利于实现本发明的精准的试验结果，增强本发明的使用寿命。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述第二端头盖6通过四个螺栓13与活动挡板4固定连接。这样设置使第二端头盖6与活动挡板4的连接关系更加牢固。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
结合具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八和九说明本发明的工作原理和工作过程：
工作原理：
本发明用于充气管12结构拉压-扭转耦合加载试验测量，将充气管12的两端分别连接第一端头盖和第二端头盖，从而使充气管12处于扭转加载系统3与活动挡板4之间。通过扭转加载系统3与拉压加载系统2联合加载，从而实现对充气管12结构的拉压-扭转耦合加载试验。
工作过程：
首先在扭转加载杆3-3的任意一端悬挂重物块便可实现对充气管12的扭转加载，其次通过扭转刻度盘3-1可以读出充气管12的扭转角度，同时通过旋转拉压加载系统2的手柄2-4，丝杠2-2发生前后移动，带动活动挡板4在四根支撑杆7上前后移动，即可实现对充气管12的拉压-扭耦合加载，通过测力传感器2-3可以得到施加拉力或压力的数值。

Claims (9)

1.一种用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述试验装置包括固定平台(1)、拉压加载系统(2)、扭转加载系统(3)、活动挡板(4)、第一端头盖(5)、第二端头盖(6)和四根支撑杆(7)，所述固定平台(1)水平设置，所述拉压加载系统(2)、扭转加载系统(3)和活动挡板(4)均设置在固定平台(1)上，活动挡板(4)竖直设置在拉压加载系统(2)和扭转加载系统(3)之间，所述拉压加载系统(2)包括拉压加载固定挡板(2-1)、丝杠(2-2)、测力传感器(2-3)和手柄(2-4)构成，所述扭转加载系统(3)包括扭转刻度盘(3-1)、扭转加载固定挡板(3-2)、扭转加载杆(3-3)、滚轮(3-4)和轴承(3-5)，所述拉压加载固定挡板(2-1)和扭转加载固定挡板(3-2)分别竖直设置在固定平台(1)的两端上并与固定平台(1)固定连接，扭转加载固定挡板(3-2)上加工有第一通孔(8)，所述滚轮(3-4)安装在第一通孔(8)内，第一端头盖(5)位于扭转加载固定挡板(3-2)的内侧，扭转加载杆(3-3)位于扭转加载固定挡板(3-2)的外侧，轴承(3-5)位于扭转加载杆(3-3)和第一端头盖(5)之间，轴承(3-5)穿过滚轮(3-4)与第一端头盖(5)转动连接，轴承(3-5)与扭转加载杆(3-3)转动连接，扭转刻度盘(3-1)安装在第一端头盖(5)上，所述活动挡板(4)的侧面上加工有第二中心通孔(9)和四个第三通孔(10)，每根支撑杆(7)穿过活动挡板(4)上的第三通孔(10)固定连接在拉压加载固定挡板(2-1)和扭转加载固定挡板(3-2)之间，活动挡板(4)在四根支撑杆(7)上滑动，第二端头盖(6)固定连接在活动挡板(4)上的第二中心通孔(9)处，所述测力传感器(2-3)的一端与第二端头盖(6)固定连接，测力传感器(2-3)的另一端与丝杠(2-2)连接，丝杠(2-2)穿过拉压加载固定挡板(2-1)与手柄(2-4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述扭转刻度盘(3-1)为环形刻度盘，扭转加载固定挡板(3-2)顶部中点处设置有指针(11)。
3.根据权利要求1所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：四个第三通孔(10)均位于活动挡板(4)的四个端角处。
4.根据权利要求3所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述滚轮(3-4)的中心与第一端头盖(5)的中心重合。
5.根据权利要求4所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述轴承(3-5)与扭转加载杆(3-3)的中心固定连接。
6.根据权利要求5所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述第二端头盖(6)上加工有测压孔(6-1)和和进气孔(6-2)，所述测压孔(6-1)通过管线与压力表连接，进气孔(6-2)与充气泵连通。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述活动挡板(4)为矩形钢质活动挡板，所述拉压加载固定挡板(2-1)为矩形钢质拉压加载固定挡板，所述扭转加载固定挡板(3-2)为矩形钢质扭转加载固定挡板。
8.根据权利要求7所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述第一端头盖(5)为钢质第一端头盖、所述第二端头盖(6)为钢质第二端头盖，支撑杆(7)为钢质支撑杆。
9.根据权利要求8所述的用于检验充气管结构的拉压-扭转耦合加载试验装置，其特征在于：所述第二端头盖(6)通过四个螺栓(13)与活动挡板(4)固定连接。
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