CN108645639B - 一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆。球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括静态测试方法、疲劳测试方法、试验安装和试验拆除。本发明为球型弹性体进行大吨位轴向加偏转试验提供了一套试验装置及方法，能对隔水管的挠性接头弹性体进行大载荷轴向预载加与大力矩偏转组合加载试验，测试隔水管挠性接头在不同工况下的力学性能。

Description

一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法

技术领域

本发明涉及深水钻井技术领域，尤其是一种球型弹性体试验装置及方法。

背景技术

鉴于石油资源特别是陆上石油资源的日渐枯竭，具有高投入、高技术和高风险特点的深水油气勘探开发领域已成为全球热点领域，深水钻井隔水管是深海石油勘探开发的重要装备，是决定钻井成败的关键因素，随着中国石油开采向深海发展，南海复杂的海况条件将给钻井隔水管的作业管理带来严峻挑战。

深水钻井隔水管系统由钻井平台、顶部挠性接头、伸缩节、隔水管、底部挠性接头、隔水管底部总成(LMRP)、防喷器(BOP)、井口以及导管组成。其中顶部挠性接头和底部挠性接头结构相同，由内置弹性体和外壳组成，其作用是为隔水管提供一定的轴向和偏转刚度，消除因海水流动和风浪载荷对隔水管产生的横向位移，保证隔水管的连接可靠性，防止发生原油泄漏。不同的隔水管系统对挠性接头的轴向和偏转刚度是不一样的，刚度太大或太小都无法为隔水管提供合适的摆动位移，导致隔水管因横向位移受约束发生泄漏，因此挠性接头内置的弹性体的轴向和偏转刚度是一项非常重要的参数。

挠性接头弹性体最重要的试验项目就是在轴向预载的工况下进行偏转试验，而弹性体的直径为1100mm，高度为800,轴向预载为5000kN，偏转3°的力矩为45000N.m，对这种体积大、试验载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转组合加载试验，首先要设计一种满足试验空间和载荷要求的轴向与偏转双向加载试验装置，同时试验机（试验装置）必须有足够的安装空间、同时具备轴向和压转两个方向的大载荷。通过调研国外GE、国内宝石机等大型石油机械企业，均不具备相应的试验能力，国内机车车辆橡胶弹性元件的试验能力也无法满足要求,目前最常用的手段就是利用有限元分析计算得出相关性能数据。因此有必要设计一种高强度、满足大载荷和大尺寸要求的试验装置，对挠性接头进行大载荷轴向预载与大力矩偏转组合加载试验。

现有技术中，申请号为CN201710686870.2的发明专利申请公开了一种磁流变弹性体隔振器动态性能测试系统，包括压电式加速度传感器，电荷放大器，负载，磁流变弹性体隔振器，激光位移传感器，信号发生器，功率放大器，激振台，稳压直流源，LMS动态分析仪，PC机；信号发生器产生实验所需信号，经功率放大器放大后，驱动激振器上下振动，从而带动磁流变弹性体隔振器和负载一起上下振动；压电式加速度传感器用于获得激振器和负载的加速度信号，经过电荷放大器处理后得到较为理想的模拟电压信号；激光位移传感器用于获得激振器和负载的位移信号；位移信号和处理后的加速度信号进入LMS动态分析仪，将获得的数据传入PC机，进行实时显示，绘制频谱图，切片图等，从而研究磁流变弹性体隔振器的动态性能。 以上现有技术，不能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置及方法，其能模拟真实工况对挠性接头弹性体进行轴向加偏转试验。

本发明的技术方案是：一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；

所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；

轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆；定位板安装在平台上，球型支座安装在定位板上，调高支座安装在球型支座上，转动臂安装在调高支座上，定位环安装在转动臂上；

转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口；固定横梁位于转动臂上方且通过可调撑杆安装在平台后部，压转油缸的上端连接在固定横梁下面，压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；压转油缸的下端连接有加力连杆；竖向连杆有二根，加力连杆的两边通过转动销二分别铰接在二根竖向连杆的下端；二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处。

所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括调节防护装置；调节防护装置包括安装在平台上的若干个可调撑子、安装在平台上的二个侧导向座；若干个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周且位于转动臂下面，二个侧导向座分别位于转动臂左右两侧。

所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括压转位移传感器、安装在压转油缸上的载荷传感器，压转位移传感器通过传感器固定装置安装在压转油缸上。

机架采用钢筋混凝土结构；机架包括底板、连接在底板两端的立板、连接在立板上端的顶梁，底板、立柱、顶梁一体成型；定位板上设有定位孔，定位板通过定位孔、螺栓安装在平台中部。

球型支座的球半径大于或等于球型弹性体的转动半径，在偏转力作用时，球型支座转动形成的轨迹圆弧的圆心与球型弹性体转动形成的轨迹圆弧的圆心均为圆心C。

二根竖向连杆与转动臂的二个连接点分别为连接点一和连接点二，连接点一、连接点二、圆心C位于同一平面上；连接点一和连接点二的连线为线段L，圆心C位于L的中垂线上。

所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置还包括套装在转动销二上的限位筒；限位筒位于加力连杆和竖向连杆之间，加力连杆的左右两侧各设有一个限位筒；在压转油缸的上端设有上端铰链，压转油缸通过上端铰链铰接固定横梁，压转油缸的下端通过连接圆盘铰接加力连杆；竖向连杆通过转动销一铰接转动臂；二个侧导向座均与转动臂相接触。

一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，制作一个机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，通过垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷；在机架后部悬挂一个压转油缸从上向下施加载荷，并通过转动臂形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从而实现在一台试验装置上同时对球型弹性体进行轴向与偏转加载的目的。

所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括测试方法；测试方法包括静态测试方法和疲劳测试方法；

静态测试方法：将球型弹性体与球型支座组对安装，球型弹性体与球型支座之间设置转动臂和调高支座，从下至上依次为球型支座、调高支座、转动臂、球型弹性体；通过调整调高支座的高度，使球型弹性体与球型支座的转动中心重合在一点；通过垂向油缸分别施加轴向预载荷保持不变；压转油缸的下端伸至转动臂下方，压转油缸再通过连杆连接转动臂，连杆与转动臂的二个连接点和转动中心在同一平面，利用转动臂上的偏转力加载点与球型弹性体转动中心的距离形成偏转力臂，通过压转油缸施加偏转力矩；从而实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转静态性能试验；

疲劳测试方法：采用上述静态测试方法进行试验加载，通过垂向油缸施加轴向预载荷保持不变，通过压转油缸施加偏转角度4°，频率0.5Hz,循环加载500次，实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转疲劳性能试验；

采用上述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置进行试验。

所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法还包括安装方法，安装方法包括试验安装和试验拆除；

试验安装：制作具有预应力的钢筋混凝土机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，在垂向油缸上设置可上下前后移动的平台；将平台移至机架外，制作一个定位板，将定位板中心与平台中心对中并通过螺栓将定位板固定；然后在定位板上面安装球型支座；制作4个距离可调的可调撑子，将 4个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周；在球型支座上安装调高支座，吊装转动臂至调高支座上并通过周围的4个可调撑子防止转动臂失稳；吊装定位环并通过螺栓将定位环固定于转动臂轴向承载中心；在转动臂两侧安装侧导向座；吊装球型弹性体安装于定位环上，完成双球面不稳定结构垂直组对安装；

将可调撑杆安装在平台后部，固定横梁安装在可调撑杆顶端；压转油缸的上端连接在固定横梁下面；压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；在压转油缸的下端连接加力连杆；在加力连杆的两边通过转动销二分别铰接二根竖向连杆的下端；将二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处；在压转油缸上安装好压转位移传感器和载荷传感器；将平台连同平台上装置整体移至机架内；启动垂向油缸施加向上轴向位移，调低可调撑子高度并折除4个可调撑子；调试并完成试验安装；

试验拆除：完成试验后，调整可调撑子高度至低于试验加载后转动臂下面高度,将可调撑子安装于球型支座周围；将平台连同平台上装置与试样整体移至机架外侧，卸载垂向油缸和偏转油缸，再依次拆除球型弹性体、定位环、转动臂、球型支座；完成试验拆除。

本发明为球型弹性体进行大吨位轴向加偏转试验提供了一套试验装置及方法，能对隔水管的挠性接头弹性体进行大载荷轴向预载加与大力矩偏转组合加载试验，测试隔水管挠性接头在不同工况下的力学性能。采用本发明能对体积大、试验载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转组合加载试验，本发明中的试验装置是一种高强度、能满足大载荷和大尺寸要求的试验装置；试验装置有足够的安装空间、具备轴向和压转两个方向的大载荷，是能满足试验空间和载荷要求的轴向与偏转双向加载试验装置。

附图说明

图1是本发明中的轴向加偏转装置的后视结构示意图（局部剖视）；

图2是本发明中的轴向加偏转装置的左视结构示意图；

图3是本发明中的轴向加偏转装置的俯视结构示意图（局部剖视）；

图4是本发明中的轴向加偏转装置的三维结构示意图；

图5是本发明中的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置的预装结构三维示意图；

图6是本发明中的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置的右视剖视结构示意图；

图7是本发明中的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置的俯视结构示意图；

图8是本发明中的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置的主视结构示意图；

附图标记说明：球型支座1、调高支座2、转动臂3、定位环4、挠性接头弹性体5、固定横梁6、可调撑杆7、上端铰链8、压转油缸9、传感器固定装置10、压转位移传感器11、转动销一12、竖向连杆13、转动销二14、加力连杆15、载荷传感器16、连接圆盘17、侧导向座18、可调撑子19、限位筒20、定位板21、机架22、平台23、垂向油缸24；

其中，图6中A处圆弧线为挠性接头弹性体在偏转力作用下转动时形成的轨迹圆弧A，r为圆弧A的半径；B处为球型支座在偏转力作用下转动时形成的轨迹圆弧B，R为圆弧B的半径；C点为圆弧A和圆弧B的圆心（圆弧A和圆弧B的圆心重合为一点）。

具体实施方式

请参考图1至图8，一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心、调节防护装置。其中，球型弹性体为挠性接头弹性体。

轴向加偏转装置包括定位板21、球型支座1、调高支座2、转动臂3、定位环4、挠性接头弹性体5、固定横梁6、可调撑杆7、上端铰链8、压转油缸9、传感器固定装置10、压转位移传感器11、转动销一12、竖向连杆13、转动销二14、限位筒20、加力连杆15、载荷传感器16、连接圆盘17。

轴向加载装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、挠性接头弹性体。转动臂的整体形状是一个长方体形的板状，其上面和下面可以是正方形 ，转动臂中部（可以靠前）位置加工有一个上下贯通的大圆孔，转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口，每个U形缺口的二个端部均设有用于安装转动销一的安装孔。调高支座是长方体形的框架式结构，其高度可以调节，也可以根据需要制作时预先调节好。定位板上设有定位孔，定位板通过定位孔、螺栓安装在试验装置的平台中心，球型支座安装于定位板上，然后依次安装调高支座、转动臂、定位环、挠性接头弹性体。球型支座是一种以球面为摩擦的转动装置，其球半径与挠性接头弹性体转动半径相同，通过设计调高支座的高度值，以确保球型支座和挠性接头弹性体两者同圆心、同半径,利用球型支座大的竖向承载能力，实现大载荷轴向预载，同时提供偏转角度。

偏转装置包括固定横梁、可调撑杆、上端铰链、压转油缸、传感器固定装置、压转位移传感器、转动销一、竖向连杆、转动销二、限位筒、加力连杆、载荷传感器、连接圆盘。其中压转油缸通过固定横梁、可调撑杆悬挂在机架内后部，在压转油缸的上端和下端均设计有铰链，同时压转油缸穿过转动臂下沉通过连杆、转动销倒挂于转动臂上，其与转动臂的二个连接点与转动中心在同一平面，压转油缸向下施加的载荷通过连杆带动转动臂，从而形成大的偏转力矩，实现偏转加载。在转动臂加力侧设计3个U形缺口，压转油缸通过中间U形缺口下沉至转动臂下端，然后通过转动芯轴（转动销二）与左右竖向连杆从两侧倒挂至转动臂两侧U形缺口，在转动臂左右U形缺口设计的通孔，利用转动销一与两侧竖向连杆形成铰链结构。

大吨位加载中心包括钢筋混凝土结构机架22、平台23、垂向油缸24，通过13个独立油缸为弹性体施加大的轴向预载荷。球型弹性体是挠性接头弹性体，试验时，球型弹性体安装在定位环上；垂向油缸为 13个独立油缸。

调节防护装置包括可调撑子19、侧导向座18。可调撑子是为弹性体在偏转试验前提供一种合适的支撑高度，防止球型支座在未承载前发生侧翻。侧导向座是为偏转试验提供一种偏转运动的导向定位，使转动臂始终沿侧导向座上下运动。

图6中A处圆弧线为挠性接头弹性体在偏转力作用下转动时形成的轨迹圆弧A，r为圆弧A的半径；B处为球型支座在偏转力作用下转动时形成的轨迹圆弧B，R为圆弧B的半径；C点为圆弧A的圆心（挠性接头弹性体的转动中心）和圆弧B的圆心（球型支座的转动中心），圆弧A和圆弧B的圆心重合为一点。

一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，制作一个机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，通过垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷；在机架后部悬挂一个压转油缸从上向下施加载荷，通过转动臂形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从而实现在一台试验装置上同时对球型弹性体进行轴向与偏转加载试验的目的。

请参考图1至图8，球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括测试方法和安装方法。测试方法是指一种球型弹性体大吨位轴向与偏转静态和疲劳性能测试方法，包括静态测试方法和疲劳测试方法。

静态测试方法：将挠性接头弹性体与球型支座组对安装，通过调高支座调整两者的转动中心（圆心点C），使二者的转动中心点位于同一铅垂线上，通过垂向油缸分别施加轴向（9000kN、45000kN）预载荷保持不变，压转油缸下沉至转动臂下方（即压转油缸的下端位于转动臂下方），压转油缸再通过连杆、转动销一倒挂至转动臂上，连杆与转动臂的二个连接点和转动中心在同一平面。利用转动臂上的偏转力加载点与球型弹性体转动中心的距离构成偏转力臂，通过压转油缸施加偏转力矩160000N.m（同等偏转角度4°），实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转静态性能试验。

疲劳测试方法：试验加载方式与静态测试一致，通过垂向油缸施加轴向预载荷（45000kN）保持不变，通过压转油缸施加偏转角度4°，频率0.5Hz,循环加载500次，实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转疲劳性能试验。

安装方法包括试验安装和试验拆除。

试验安装：制作一个具有预应力的钢筋混凝土机架，在机架底部组合安装13个独立油缸（垂向油缸），便于采用13个垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷，其上设置一个可上下前后移动的平台。在机架内侧面悬挂1个压转油缸从上向下施加载荷，通过转动臂形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从而可实现在一台试验机（试验装置）上同时实现轴向与偏转加载。将平台移至机架外侧，以平台为安装基准，设计一个定位装置（可采用定位板）通过螺栓将定位装置中心与平台中心对中并将定位装置固定；然后在定位装置上面安装球型支座并测量平台至球型支座顶面距离。设计4个距离可调的支撑装置（如：可调撑子），调整支撑装置高度至合适位置，4个支撑装置均匀分布安装于球型支座四周。在球型支座上安装调高支座，吊装转动臂至球型支座、调高支座上方并通过周围的4个支撑装置防止失稳，吊装球型安装座（如：定位环）通过螺栓固定于转动臂轴向承载中心，在转动臂两侧安装侧导向座，达到二次防失稳的目的。最后吊装球型弹性体安装于球型安装座上，完成双球面不稳定结构垂直组对安装。将平台连同平台上装置整体移至机架内，启动垂向油缸施加向上轴向位移，，使球型支座上表面与机架内上表面保持合适间隙，此时折除4个支撑装置，侧导向座保持不变。安装好其他的辅助工装。进一步具体试验时先施加轴向预载，然后施加偏转角度，整个试验装置在侧导向座的导向作用下，只能沿前后方向上下偏摆，无法产生侧滚运动，不仅实现了偏转加载试验，还防止了试验的失稳。

试验拆除：完成试验后，调整支撑装置高度低于试验加载后转动臂下面高度2mm,重新安装支撑装置于球型支座周围，将平台连同平台上装置与试样整体移至机架外侧，垂向油缸和偏转油缸卸载，再依次拆除球型弹性体、球型安装座、转动臂、球型支座、辅助工装，完成试验拆除。

下面通过与现有技术比较，进一步说明本发明的创新之处。

1、本发明利用试验的方式更好地测试挠性接头弹性体的刚度等力学性能。目前隔水管挠性接头的力学性能主要通过三种方法获得：第一种是装机考核法，这种方法就是将挠性接头直接安装到隔水管系统中，通过使用一段时间来观察产品的受力状态，验证其是否满足装车要求，这种方法试验周期长，风险高，难以获得具体的试验数据，无法指导产品设计和研发；第二种是有限元计算法，这种方法获得数据与实际值有很大差异，只能做为设计参考；第三种是试验测试法，这种方法就是设计一种完全符合实际工况的试验装置及方法，将弹性体安装于专用的试验装置上，通过试验设备施加相应的载荷来测试其各项力学性能，能够在产品正式使用前获得各项具体的试验数据，指导产品结构优化设计，确保装产品质量，大大提高隔水管系统的安全性。如前面所述，采用本发明的试验装置和方法，能对体积大、试验载荷大、偏转力矩大的弹性体进行轴向加偏转组合加载试验，能更好地测试挠性接头弹性体的刚度等力学性能。

2、本发明是一种新型的球型弹性体组对同圆心偏转试验装置及方法。现有组对偏转试验技术大都局限于小载荷偏转，采用的是将两个产品直接串联组合先进行位移预压缩，通过螺体锁紧并保持位置不变进行偏转，但对于大载荷、大体积的弹性体不可行。本发明通过计算被测弹性体的偏转半径及转动圆心，备制一个与其同转动圆心的球型支座，被测弹性体和球型支座组对，同时在被测弹性体与球型支座之间设计一个调高支座，保持两者的偏转圆弧同圆心，解决偏转不同心产生的试验误差，同时又充分利用球型支座大吨位的竖向承载能力这一特点，从而实现被测弹性体轴向大预载试验要求。

3、本发明是一种新型下沉式倒挂过中心偏转试验装置及方法。大体积的弹性体与球型支座组对后，为保证相同的偏转圆心，此时会造成压转油缸与转动臂发生干涉，现有的试验技术就无法满足试验要求。本发明在转动臂加力侧设计3个U形缺口，压转油缸通过中间U形缺口下沉至力臂下端，然后通过转动芯轴（转动销二）与左右竖向连杆从两侧倒挂至转动臂两侧U形缺口，在转动臂左右U形缺口设计的通孔，利用转动销（转动销一）与两侧竖向连杆形成铰链结构，这种技术不仅解决了压转油缸安装空间不足的问题，同时通过下沉后倒挂的方式保证了偏转加力中心与偏转转动中心在同一直线，从而提高偏转试验试验数据的准确性。

5、本发明是一种新型的双球面不稳定结构垂直组对安装方法及装置。现有技术只能实现类似长方体和圆柱体稳定结构弹性体（橡胶支座、隔震支座、固定型盆式支座、单向滑动支座）组对偏转试验，这类结构的弹性体结构稳定、加载对称性好，不存在加载失稳和倒塌等安全风险。而上置球型弹性体和下置球型支座两者都是球面滑动的不稳定结构，且体积大、质量重，若不设计一套新型的、可靠的安装方法及辅助装配工装，试验安装时出现倒塌或加载过程中出现失稳安全事故，后果不堪设想。本发明成功解决了这一问题，如上所述，本发明是一种新型的双球面不稳定结构垂直组对安装方法及装置，其中的安装方法包括试验安装和试验拆除两部分。

6、本发明是一种新型大轴向载荷、大偏转力矩试验装置及方法。现有技术只能单独提供大载的轴向载或大的偏转力矩，但挠性元件弹性体需要的是同时施加大的轴向与偏转载荷。本发明设计了一种具有预应力的钢筋混凝土机架、同时采用13个独立油缸（垂向油缸）从机架底部组合向上施加轴向载荷。然后在机架内侧面悬挂1个压转油缸从上向下施加载荷，通过转动臂延长加力点与偏转中心的距离形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从实现在一台试验机（试验装置）上同时实现轴向与偏转加载。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，包括轴向加偏转装置、大吨位加载中心；

所述大吨位加载中心包括机架、安装在机架底部的若干个垂向油缸、活动安装在垂向油缸上的平台；

轴向加偏转装置包括定位板、球型支座、调高支座、转动臂、定位环、固定横梁、可调撑杆、压转油缸、转动销一、竖向连杆、转动销二、加力连杆；定位板安装在平台上，球型支座安装在定位板上，调高支座安装在球型支座上，转动臂安装在调高支座上，定位环安装在转动臂上；

转动臂后侧的左部、中部和右部各设有一个U形缺口；固定横梁位于转动臂上方且通过可调撑杆安装在平台后部，压转油缸的上端连接在固定横梁下面，压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；压转油缸的下端连接有加力连杆；竖向连杆有二根，加力连杆的两边通过转动销二分别铰接在二根竖向连杆的下端；二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处。

2.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括调节防护装置；调节防护装置包括安装在平台上的若干个可调撑子、安装在平台上的二个侧导向座；若干个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周且位于转动臂下面，二个侧导向座分别位于转动臂左右两侧。

3.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括压转位移传感器、安装在压转油缸上的载荷传感器，压转位移传感器通过传感器固定装置安装在压转油缸上。

4.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，机架采用钢筋混凝土结构；机架包括底板、连接在底板两端的立板、连接在立板上端的顶梁，底板、立板、顶梁一体成型；定位板上设有定位孔，定位板通过定位孔、螺栓安装在平台中部。

5.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，球型支座的球半径大于或等于球型弹性体的转动半径，在偏转力作用时，球型支座转动形成的轨迹圆弧的圆心与球型弹性体转动形成的轨迹圆弧的圆心均为圆心C。

6.根据权利要求５所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，二根竖向连杆与转动臂的二个连接点分别为连接点一和连接点二，连接点一、连接点二、圆心C位于同一平面上；连接点一和连接点二的连线为线段L，圆心C位于L的中垂线上。

7.根据权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置，其特征是，还包括套装在转动销二上的限位筒；限位筒位于加力连杆和竖向连杆之间，加力连杆的左右两侧各设有一个限位筒；在压转油缸的上端设有上端铰链，压转油缸通过上端铰链铰接固定横梁，压转油缸的下端通过连接圆盘铰接加力连杆；竖向连杆通过转动销一铰接转动臂；二个侧导向座均与转动臂相接触。

8.一种球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，其特征是，制作一个机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，通过垂向油缸从机架底部组合向上施加轴向载荷；在机架后部悬挂一个压转油缸从上向下施加载荷，并通过转动臂形成偏转力臂，将压转油缸的载荷转换成偏转力矩，从而实现在一台试验装置上同时对球型弹性体进行轴向与偏转加载的目的；

所述球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法包括测试方法；测试方法包括静态测试方法和疲劳测试方法；

静态测试方法：将球型弹性体与球型支座组对安装，球型弹性体与球型支座之间设置转动臂和调高支座，从下至上依次为球型支座、调高支座、转动臂、球型弹性体；通过调整调高支座的高度，使球型弹性体与球型支座的转动中心重合在一点；通过垂向油缸分别施加轴向预载荷保持不变；压转油缸的下端伸至转动臂下方，压转油缸再通过连杆连接转动臂，连杆与转动臂的二个连接点和转动中心在同一平面，利用转动臂上的偏转力加载点与球型弹性体转动中心的距离形成偏转力臂，通过压转油缸施加偏转力矩；从而实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转静态性能试验；

疲劳测试方法：采用上述静态测试方法进行试验加载，通过垂向油缸施加轴向预载荷保持不变，通过压转油缸施加偏转角度4°，频率0.5Hz,循环加载500次，实现对球型弹性体大吨位轴向加偏转疲劳性能试验；

采用权利要求1所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验装置进行试验。

9.根据权利要求8所述的球型弹性体大吨位轴向与偏转试验方法，其特征是，还包括安装方法，安装方法包括试验安装和试验拆除；

试验安装：制作具有预应力的钢筋混凝土机架，在机架底部组合安装若干个垂向油缸，在垂向油缸上设置可上下前后移动的平台；将平台移至机架外，制作一个定位板，将定位板中心与平台中心对中并通过螺栓将定位板固定；然后在定位板上面安装球型支座；制作4个距离可调的可调撑子，将 4个可调撑子均匀分布安装于球型支座四周；在球型支座上安装调高支座，吊装转动臂至调高支座上并通过周围的4个可调撑子防止转动臂失稳；吊装定位环并通过螺栓将定位环固定于转动臂轴向承载中心；在转动臂两侧安装侧导向座；吊装球型弹性体安装于定位环上，完成双球面不稳定结构垂直组对安装；

将可调撑杆安装在平台后部，固定横梁安装在可调撑杆顶端；压转油缸的上端连接在固定横梁下面；压转油缸的下端穿过转动臂后侧中部的U形缺口伸至转动臂下方；在压转油缸的下端连接加力连杆；在加力连杆的两边通过转动销二分别铰接二根竖向连杆的下端；将二根竖向连杆的上端分别铰接在转动臂后侧左部和右部的U形缺口处；在压转油缸上安装好压转位移传感器和载荷传感器；将平台连同平台上装置整体移至机架内；启动垂向油缸施加向上轴向位移，调低可调撑子高度并折除4个可调撑子；调试并完成试验安装；

试验拆除：完成试验后，调整可调撑子高度至低于试验加载后转动臂下面高度, 将可调撑子安装于球型支座周围；将平台连同平台上装置与试样整体移至机架外侧，卸载垂向油缸和偏转油缸，再依次拆除球型弹性体、定位环、转动臂、球型支座；完成试验拆除。

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