CN107389480A - 一种海洋柔性立管多轴疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，包括基架、柔性立管夹紧装置和多自由度作动机构，所述基架包括位于顶端的上支撑板和位于底端的下支撑板，上支撑板和下支撑板之间通过若干塔架连接固定；所述多自由度作动机构包括若干驱动分支和作动平台，所述驱动分支包括液压缸、安装在液压缸中的液压杆以及为液压杆提供驱动力以实现驱动分支直线往复运动的伺服阀，所述液压杆的上下两端均连接有可实现驱动分支在三个自由度上运动的铰接件；所述柔性立管的顶端通过上套头固定连接在上支撑板的底端，所述柔性立管的底端通过下套头固定连接在作动平台上。本发明的装置结构简单，占地面积小，造价低且使用便捷能够实现六个自由度的复杂运动。
Description
技术领域
本发明属于海洋石油设备技术领域，具体涉及一种海洋柔性立管多轴疲劳试验装置。
背景技术
随着世界经济的发展，目前陆地的石油开采量已经远远不能满足人类的需求，所以越来越多的国家把目光投向了蕴含着丰富油气资源的海洋。目前，海洋能源的开采逐渐向深海进军，海洋柔性立管被大量用于海洋油气生产中传输过程。但由于柔性立管在使用过程中，其端部需要与刚性元件相连接，连接处出现的应力集中和曲径过大使得柔性立管容易发生疲劳失效，失效将会导致严重的后果。现有技术中，通常在这些连接的位置安装防弯器，可有效减少失效的发生。疲劳试验机用来试验防弯器的疲劳极限和破坏方式，检测防弯器是否符合使用要求。
发明专利CN 106610334A公开了一种海洋柔性立管防弯器疲劳试验机，该试验机利用变频电机作为动力源，通过减速器减速后驱动曲柄连杆机构，往复弯曲防弯器，试验防弯器的疲劳极限和破坏方式，变频电机安装于电机座上，减速器安装于支架上，变频电机和减速器通过联轴器连接；曲柄一端与减速器输出轴键连接，另一端和连杆铰连接，连杆另一端与延长架用销轴铰连接，延长架固定于摆杆上；摆杆底端安装于轴承座上，摆杆上端有一系列安装孔，用于安装连接杆；防弯器下端用固定架固定于底板上；摆杆通过连接杆、钢丝绳带动防弯器摆动；护栏安装于底座上，保护人员安全，该发明的动力源为变频电机，执行装置为曲柄连杆机构，结构简单、高效可靠。但是，该发明的功能性差，只能实现单自由度的疲劳模拟，无法满足复杂环境情况的模拟。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，能够实现六个自由度的运动，有效的模拟复杂海洋环境对柔性立管的影响。
海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，包括基架、柔性立管夹紧装置和多自由度作动机构，所述基架包括位于顶端的上支撑板和位于底端的下支撑板，上支撑板和下支撑板之间通过若干塔架连接固定；所述多自由度作动机构包括若干驱动分支和作动平台，所述驱动分支包括液压缸、安装在液压缸中的液压杆以及为液压杆提供驱动力以实现驱动分支直线往复运动的伺服阀，所述液压杆的上下两端均连接有可实现驱动分支在三个自由度上运动的铰接件，其中，上端的铰接件安装在作动平台的底部，下端的铰接件安装在下支撑板上；所述柔性立管夹紧装置包括柔性立管，所述柔性立管的顶端通过上套头固定连接在上支撑板的底端，所述柔性立管的底端通过下套头固定连接在作动平台上。
进一步，所述基架是由角铁焊接成的框架结构。
优选的，所述基架是由支撑固定效果良好的混凝土框架制成。
进一步，所述下支撑板的表面积大于上支撑板，以增加基架整体的稳定性。
优选的，所述驱动分支为6组。
优选的，所述铰接件为球铰。
优选的，所述铰接件为虎克铰。
优选的，所述伺服阀的驱动方式为电动驱动。
优选的，所述伺服阀的驱动方式为气动驱动。
与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：本发明的装置结构简单，占地面积小，造价低，本发明通过伺服阀控制多个驱动分支的直线运动，实现作动平台的多个自由度运动，从而实现对柔性立管在所有六轴任意单向或组合方向上的加载，整套装置结构简单紧凑，且使用便捷。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的驱动分支结构示意图；
附图标记：1、上支撑板；2、塔架；3、下支撑板；4、上套头；5、柔性立管；6、下套头；7、作动平台；8、驱动分支；8-1、铰接件；8-2、液压杆；8-3、液压缸；8-4、伺服阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-2所示，海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，包括基架、柔性立管夹紧装置和多自由度作动机构。所述基架是由角铁焊接成的框架结构，所述基架包括位于顶端的上支撑板1和位于底端的下支撑板3，上支撑板1和下支撑板3之间通过若干塔架2连接固定，所述下支撑板3的表面积大于上支撑板1，以增加基架整体的稳定性，并且，基架上预留了若干安装孔，以安装电控及其他配件。
所述柔性立管夹紧装置包括柔性立管5，所述柔性立管5的顶端通过上套头4固定连接在上支撑板1的底端，所述柔性立管5的底端通过下套头6固定连接在作动平台7上。
所述多自由度作动机构包括若干驱动分支8和作动平台7，所述驱动分支8包括液压缸8-3、安装在液压缸8-3中的液压杆8-2以及为液压杆8-2提供电动驱动力以实现驱动分支8直线往复运动的伺服阀8-4，所述液压杆8-2的上下两端均连接有可实现驱动分支8在三个自由度上运动的铰接件8-1，所述铰接件8-1为球铰，其中，上端的铰接件8-1安装在作动平台7的底部，下端的铰接件8-1安装在下支撑板3上。所述驱动分支8为6组，本发明通过伺服阀8-4控制6个驱动分支8的直线运动，实现作动平台7的六自由度运动，从而实现对柔性立管5在所有六轴任意单向或组合方向上的加载，整套装置结构简单紧凑，且使用便捷。
实施例2
与实施例1不同的是，所述基架是由支撑固定效果良好的混凝土框架制成。
实施例3
与实施例1不同的是，所述铰接件8-1为虎克铰。
实施例4
与实施例1不同的是，所述伺服阀8-4的驱动方式为气动驱动。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，包括基架、柔性立管夹紧装置和多自由度作动机构，其特征在于：所述基架包括位于顶端的上支撑板和位于底端的下支撑板，上支撑板和下支撑板之间通过若干塔架连接固定；所述多自由度作动机构包括若干驱动分支和作动平台，所述驱动分支包括液压缸、安装在液压缸中的液压杆以及为液压杆提供驱动力以实现驱动分支直线往复运动的伺服阀，所述液压杆的上下两端均连接有可实现驱动分支在三个自由度上运动的铰接件，其中，上端的铰接件安装在作动平台的底部，下端的铰接件安装在下支撑板上；所述柔性立管夹紧装置包括柔性立管，所述柔性立管的顶端通过上套头固定连接在上支撑板的底端，所述柔性立管的底端通过下套头固定连接在作动平台上。
2.根据权利要求1所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述驱动分支为6组。
3.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述基架是由角铁焊接成的框架结构。
4.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述基架是由支撑固定效果良好的混凝土框架制成。
5.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述下支撑板的表面积大于上支撑板，以增加基架整体的稳定性。
6.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述铰接件为球铰。
7.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述铰接件为虎克铰。
8.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述伺服阀的驱动方式为电动驱动。
9.根据权利要求2所述的海洋柔性立管多轴疲劳试验装置，其特征在于：所述伺服阀的驱动方式为气动驱动。
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