CN116519881A - 液压气动式张紧器实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提高一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其包括框架、液压气动系统以及平台运动模拟系统；框架包括上部的拱门框架以及底部框架，液压气动系统设置在拱门框架上，平台运动模拟系统设置在底部框架上；液压气动系统包括立管、圆盘平台、圆盘底座、张力环、液压缸、低压氮气瓶以及高压蓄能瓶；平台运动模拟系统包括水平运动组件和竖直运动组件，水平运动组件包括水平直线导轨、水平伺服电机、水平减速器、水平丝杠和水平滑块；竖直运动组件包括竖直直线导轨、竖直滑块、升降机、竖直伺服电机、竖直电机座、转向器、竖直减速器、竖直减速器丝杠和转向器丝杠。本发明设置有多个自由度，结构简单，实用效果良好，同时具有重量轻、易于控制等优点。

Description

液压气动式张紧器实验模拟装置

技术领域

本发明涉及液压张紧器技术领域，尤其涉及一种液压气动式张紧器实验模拟装置。

背景技术

随着海洋油气开发向深海发展，已有许多浮式平台投入使用。顶张式立管是海上油气生产系统的重要组成部分，它连接着海底井口设备和水上浮式平台，是油气输送的通道。浮式平台与顶张式立管之间是用张紧器连接的。张紧器要为顶张式立管提供足够的顶部张力，确保立管不会因张力不足而发生屈曲。另一方面，当浮式平台作升沉运动时，张紧器可调节平台和立管之间的相对运动，避免立管顶部因张力过大而损坏。

目前，液压气动式张紧器是在国外的深海油气开发中最为常用的张紧器系统，但在国内还没有实际应用。根据结构型式的不同，液压气动式张紧器可分为线式张紧器和直接作用式张紧器两大类，而直接作用式张紧器又可细分为常规液压气动式张紧器和Ram式(压缩柱塞式)立管张紧器。线式张紧器多应用于半潜式钻井平台或钻井船的钻井立管上，也可以用于外输立管和生产立管张紧。常规液压气动式张紧器在钻进立管和生产立管上都可使用，Ram式张紧器主要用在Spar上。

张紧器系统是连接浮式平台和顶张式立管并且确保顶张式立管正常工作的关键装备。然而，目前我国尚无独立设计、制造和应用液压气动式张紧器的工程案例，因此加快顶张式立管液压气动式张紧器的国产化步伐具有重要意义。液压气动式张紧器是通过液压油传递压力，用惰性气体(氮气)作为弹性介质的密闭弹性系统。目前，国外已经针对液压气动式张紧器的结构特性开展了一定研究，但国内在这方面的研究还非常欠缺。缺乏对液压气动式张紧器进行模拟试验的装置。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其能够对液压启东市张紧器进行模拟试验，模拟器真实运动过程，从而获取相关参数，为后续分析提供基础。本发明解决了现有技术中液压装置漏油、活塞和活塞杆的重力和惯性力、摩擦力以及油管内的压力损失等参数的影响，简化模型的张力较实际张紧器的张力大，从而引起张紧力不足的问题。

具体地，本发明提供一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其包括框架、液压气动系统以及平台运动模拟系统；所述框架包括上部的拱门框架以及底部框架，所述液压气动系统设置在所述拱门框架上，所述平台运动模拟系统设置在所述底部框架上；

所述液压气动系统包括立管、圆盘平台、圆盘底座、张力环、液压缸、低压氮气瓶以及高压蓄能瓶，所述立管的第一端借助于球铰连接所述拱门框架的上横梁，所述立管的第二端借助于圆筒与所述张力环的顶部连接，多个液压缸活塞杆的第一端借助于虎克铰连接所述张力环的底座，多个液压缸活塞杆的第二端伸入液压缸的缸体内，所述多个液压缸的缸体底部连接所述圆盘底座，所述圆盘底座固定在所述圆盘平台上，多个液压缸在圆周上均匀设置，所述液压缸的缸体外部设置所述低压氮气瓶，所述高压蓄能瓶设置在所述拱门框架的竖直梁架上；

所述平台运动模拟系统包括水平运动组件和竖直运动组件，所述水平运动组件包括水平直线导轨、水平伺服电机、水平电机座、水平减速器、水平丝杠和水平滑块；所述竖直运动组件包括竖直直线导轨、竖直滑块、升降机、竖直伺服电机、竖直电机座、转向器、竖直减速器、竖直减速器丝杠和转向器丝杠；

所述底部框架包括框架本体、中间横梁以及两根侧横梁，所述竖直直线导轨设置在所述框架本体四根竖杆的内部，每一根竖直直线导轨上均设置有一个竖直滑块，所述转向器和竖直减速器设置在所述中间横梁上，每一根侧横梁的端部分别安装有升降机，所述竖直伺服电机的输出轴连接所述竖直减速器，所述竖直减速器丝杠与所述转向器的第一端借助于联轴器连接，所述转向器的第二端与所述转向器丝杠的第一端连接，所述转向器丝杠的第二端与所述升降机借助于联轴器连接，所述升降机借助于升降机板进行固定，所述升降机板下方设置有与所述升降机板垂直设置的安装板，所述安装板与所述竖直滑块连接从而使所述升降机板随所述竖直直线导轨上下运动；

每一侧横梁上方的两个升降机上设置有支架，冷弯等边槽钢与升降机的顶部固定连接，两侧的支架之间架设有安装架，所述水平直线导轨设置在所述安装架上，所述水平伺服电机借助于水平电机座固定设置在其中一侧的支架上，所述水平伺服电机的输出端与所述水平减速器连接，所述水平减速器与所述水平丝杠连接所述水平伺服电机通过联轴器和水平减速器带动水平丝杠转动，所述水平丝杠将旋转运动转换为水平方向的直线运动；所述水平滑块与圆盘平台的底部连接，且能够在所述水平滚珠直线导轨上滑动，从而带动圆盘平台的移动；

当平台运动模拟系统向上运动时，液压缸的缸筒随之向上运动，此时液压缸有缸腔的液压油将通过油管流进高压蓄能器中，活塞杆相对于缸筒向下运动；当平台运动模拟系统向下运动时，张紧器液压缸会随之向下运动，此时液压缸的有缸腔从高压蓄能器中吸油，活塞杆相对缸筒向上运动。

优选地，所述张力环与圆筒连接处均匀设置有四个加强筋。

优选地，所述虎克铰与张力环通过底座通过十字轴连接。

优选地，所述高压蓄能器的上部和下部分别通过三片式卡箍与竖直梁架连接。

优选地，所述竖直梁架与所述拱门框架的横梁连接，所述拱门框架的竖直梁架上设置有斜梁，所述竖直梁架和斜梁借助于连接板与所述底部框架的框架本体固定连接。

优选地，所述安装板与所述升降机板之间设置有加强筋。

优选地，所述支架为冷弯等边槽钢，所述冷弯等边槽钢与升降机板通过螺栓连接。

优选地，所述水平减速器和竖直减速器均为蜗杆涡轮减速器。

优选地，每个液压缸均设置有一个防反冲控制阀，液压缸回缩速度通过控制防反冲控制阀节流孔的开度实现，具体表达式为：

式中，q为蓄能器流入液压缸的流量；C_d为阀口流量系数；A为节流孔的通流面积；Δp为蓄能器与液压缸之间的压差；ρ为油液密度。

优选地，所述转向器为螺旋伞齿轮转向器。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其设置有多个自由度，能达成管径补偿的功能目的，整体结构简单，实用效果好，同时具有整体装置重量轻、易于控制等优点。

(2)本发明连接管路部分采用拱门桥框架结构，在满足强度和刚度的同时节省材料，整体占用空间较小，能够增大工作人员的安全操作空间，便于维护与使用。

(3)本发明通过将立管设置在上部的拱门框架上，降低了工作台的重心，增加了安全可靠性，提高了实验装置寿命，使用时，整个模拟装置与外部试验平台能够更好的结合，减少占地面积。

(4)本发明平台运动模拟系统包括水平运动组件和竖直运动组件，能够模拟多方向运动，保证实验精度以及采集数据的准确性。

(5)本发明的液压系统和管线以及电控系统放置于装置外部，使用时不会干扰实验装置的正常运行。

附图说明

图1为本发明液压气动式张紧器实验模拟装置的整体立体结构示意图；

图2为本发明的侧视示意图；

图3为本发明的底部框架俯视结构示意图；

图4为本发明的立管与张紧器连接装置示意图

图5为本发明的升降机板结构示意图；

图6为本发明的水平运动组件结构示意图；

图7为本发明的竖直运动组件结构立体示意图；

图8为本发明的控制撬结构示意框图。

图中部分附图标记如下：

1-立管；2-球铰；3-上横梁；4-液压缸；5-张力环；6-虎克铰；7-圆盘底座；8-圆盘平台；9-低压氮气瓶；10-竖直梁架；11-高压蓄能器；12-三片式卡箍；13-连接板；14-斜梁；15-底部框架；150-框架本体；151-中间横梁；152-侧横梁；16-转向器；17-竖直减速器；18-垫板；19-升降机；20-竖直伺服电机；21-竖直减速器丝杠；22-联轴器；23-支架；24-底座；25-加强筋板；26-升降机板；261-安装板；27-竖直直线导轨；28-水平伺服电机；29-水平直线导轨；30-水平电机座；31-水平减速器；32-水平丝杠；33-安装架；34-转向器丝杠。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

具体地，本发明提供一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其包括框架、液压气动系统以及平台运动模拟系统；框架包括上部的拱门框架以及底部框架，液压气动系统设置在拱门框架上，平台运动模拟系统设置在底部框架上。

如图1至图4所示，液压气动系统包括立管1、圆盘平台8、圆盘底座7、张力环5、液压缸4、低压氮气瓶以及高压蓄能瓶，立管1的第一端借助于球铰2连接拱门框架的上横梁3，立管1的第二端借助于圆筒与张力环5的顶部连接，多个液压缸4活塞杆的第一端借助于虎克铰6连接张力环5的底座，多个液压缸4活塞杆的第二端伸入液压缸4的缸体内，多个液压缸4的缸体底部连接圆盘底座7，圆盘底座7固定在圆盘平台8上，多个液压缸4在圆周上均匀设置，液压缸4的缸体外部设置低压氮气瓶9，高压蓄能瓶11设置在拱门框架的竖直梁架10上。张力环5与圆筒连接处四周均匀设置有四个加强筋25。虎克铰与张力环5通过底座24以及十字轴连接。高压蓄能器的上部和下部分别通过三片式卡箍与竖直梁架连接。

液压气动系统的设备之间通过连接件及管线连接，由控制系统调节实现张紧功能。对整个张紧器系统来说，液压缸是对立管产生张紧力的关键部件。液压缸缸体底部通过连接件与支架相连固定液压缸，活塞缸一端通过连接件与张紧环相连，张紧环固定在立管上，通过这种连接方式实现液压缸的收缩来张紧立管。液压缸的有杆端连接液压油，无杆端连接低压氮气瓶9，低压氮气瓶9中氮气的稳定性可以保持液压缸活塞端的持续压力及防止腐蚀。

液压缸采用活塞杆受拉单作用液压缸，液压缸的有杆腔进油张紧。有杆腔连接高压蓄能器11，不仅使张紧结构更简单，还能实现安全控制，在有危险情况时使机构能立刻与压力源断开。

如图5至图7所示，张紧器系统液压缸会成对对称使用，由于所需张力以及液压缸的规格不同，所以液压缸的个数为四个。为了方便控制，液压缸均安装传感器，时时监控液压缸活塞缸运动位置、方向和速度，完整地测量系统能及时反馈张紧系统的工作状况，方便操作人员通过控制面板上监视调控。

平台运动模拟系统包括水平运动组件和竖直运动组件，水平运动组件包括水平直线导轨29、水平伺服电机28、水平电机座30、水平减速器31、水平丝杠32和水平滑块(图中未示出)；竖直运动组件包括竖直直线导轨27、竖直滑块(图中未示出)、升降机19、竖直伺服电机20、竖直电机座(图中未示出)、转向器16、竖直减速器17、竖直减速器丝杠21和转向器丝杠34。

底部框架包括框架本体150、中间横梁151以及两根侧横梁152，竖直直线导轨27设置在框架本体150四根竖杆的内部，每一根竖直直线导轨27上均设置有一个配合的竖直滑块，转向器16和竖直减速器17设置在中间横梁上，每一根侧横梁152的端部分别安装有升降机19，竖直伺服电机20的输出轴连接竖直减速器17，竖直减速器丝杠与转向器的第一端借助于联轴器连接，转向器16的第二端与转向器丝杠34的第一端连接，转向器丝杠34的第二端与升降机19借助于联轴器连接，升降机19借助于升降机板26进行固定，升降机板26下方设置有与升降机板垂直设置的安装板261，安装板261与竖直滑块连接从而使升降机19板随竖直直线导轨上下运动。本实施例中，水平直线导轨和竖直直线导轨均为滚珠直线导轨。

每一侧横梁上方的两个升降机上设置有一个支架23，支架23为向下弯曲的冷弯等边槽钢，冷弯等边槽钢与升降机19的顶部固定连接，两侧的支架23之间架设有安装架33，水平直线导轨设置在安装架上，水平伺服电机28借助于水平电机座固定设置在其中一侧的支架23上，水平伺服电机28的输出端与水平减速器连接，水平减速器与水平丝杠连接，水平伺服电，28通过联轴器和水平减速器带动水平丝杠转动，水平丝杠将旋转运动转换为水平方向的直线运动；水平滑块与圆盘平台的底部连接，且能够在水平滚珠直线导轨上滑动，从而带动圆盘平台的移动。升降机19上下移动时能够带动圆盘平台竖直方向的位移，水平滑块水平移动时能够带动圆盘平台水平方向的位移。立管1与上方横梁3之间借助球铰连接，能够偏移旋转，模拟立管在真实海况下存在的一定偏移和旋转。气动式张紧器液压缸与张紧环以及框架之间能够构成一个并联机构，具有横荡，纵荡，垂荡，横摇，纵摇和艏摇六个自由度的运动，其中横荡，纵荡和垂荡这三个自由度的运动是平台的主运动。

具体实施例

下面结合具体实施例对本发明的结构进行进一步描述：

本实施例中，立管1底部通过球铰2与拱门桥框架上方横梁3连接，球铰2模拟立管在真实海况下存在的一定偏移和旋转，立管1顶部连接圆筒，圆筒与立管1采用法兰连接，圆筒可跟随立管1上下运动，提供一定的位移补偿，使得均布的四个液压缸4不会发生较大的位移偏差，圆筒连接张力环5，张力环5与圆筒连接处四周有四个加强筋以提供足够的刚度和强度，张力环5另一侧与底座打孔并通过螺栓连接，完成固定。虎克铰6与张力环5通过底座通过十字轴连接，虎克铰6主要用来表示节点连接的两杆件间在立体空间内的运动，体现在二者空间夹角的变化。

四个液压缸的活塞杆与虎克铰连接，液压缸提供的力通过虎克铰传递张力环5进而传递给立管系统。液压缸顶部通过虎克铰连接并通过圆盘底座7固定在一个圆盘平台8上，以模拟真实情况下的平台甲板。

液压缸4侧面绑定一个低压氮气瓶9。在拱门桥框架竖直梁架10的两侧各有一个高压蓄能器11。高压蓄能器11上下方通过三片式卡箍12与竖直梁架10连接，以保证蓄能器11的稳定。竖直梁架连接拱门桥框架上方横梁3，连接板13通过螺栓连接斜梁14与竖直梁架10以及底部矩形主框架。防止因为液压缸提供的张力变化所导致的结构疲劳，提供整体框架的刚性和寿命。整体张紧器立管系统及部分框架结构如图2所示。

矩形框架底部具有三根横梁，横梁均通过焊接形式与底部整体框架15连接，其中中间横梁上固定有两个齿轮转向器16和减速器17。左右两个横梁采用螺栓连接垫板18将升降机19的底部固定在横梁上。竖直伺服电机20与蜗杆涡轮减速器17通过螺栓连接，并将减速器底座通过螺栓连接在中间横梁上，减速器丝杠21与螺旋杆齿轮转向器16通过联轴器22连接，实现将竖直伺服电机20的输入转化为丝杠的旋转，升降机19的升降部分在竖直伺服电机20的带动下进行竖直方向上的上下移动。

转向器16与转向器丝杠通过联轴器22连接，转向器丝杠与左右两侧横梁上固定的升降机19通过联轴器连接。升降机19与升降机板通过螺栓连接，升降机板下方设置有一安装板，安装板与升降机板呈垂直角度，并且二者有一加强筋，以保证升降机19运动过程的安全性，防止升降机板在受力过程发生的倾斜。钢板与安装在直线导轨上的滑块连接这样可以让升降机板随着竖直架上的直线导轨上下运动，即可实现让升降机将旋转运动转换为垂直方向的直线运动。

底部框架左右两横梁上方有支架23，支架23为冷弯等边槽钢，冷弯等边槽钢与升降机板通过螺栓连接，槽钢上面中间架有安装架，二者通过螺栓连接，安装架上有水平直线导轨，水平滑块可在水平直线导轨上滑动，同时水平滑块与圆盘平台连接，从而带动圆盘平台的运动，进一步带动立管运动。

水平伺服电机通过联轴器和减速器带动水平方向运动模拟装置中的水平丝杠转动，水平丝杠将旋转运动转换为水平方向的直线运动。液压气动式张紧器部分通过机械连接件安装在水平滑块上，张紧器下端运动即为升降机和水平方向运动模拟装置的耦合运动。

本实施例中，伺服电机通过PLC控制，可以控制运动以达到模拟真实海况运动情况的目的。同时PLC还负责采集液压缸4运行过程中的压力和位移变化数据，并将采集到的数据进行存储分析，进一步控制伺服电机的动作。

高压蓄能器11是一个液气储能装置，内部介质分为气液两层。在直动式张紧器液压缸4伸缩工作中不断进行液气的储存转化。当液压缸4压缩时系统瞬间压力增大，高压蓄能器11可以吸收液压缸4多余的这部分的能量，液压杆伸长时，高压蓄能器11可以及时补充液压缸4需要的这部分的能量，从而保证液压缸4保持一个近乎恒定张紧力，功能类似一个液压空气弹簧维持立管1的稳定。一个液压缸4对应一个高压蓄能器11，整体为一组，每组配有压力传感器，用于检测高压蓄能器11压力，低配位观察孔用于校准液位。高压蓄能器11为立放隔离式的上气下液压力容器，上端连接高压气体，下端连接液压缸4。

每个液压缸4均设置有一个防反冲控制阀作为关断阀使用，当遇到液压缸4断裂脱离或立管1失效时，张紧环失效时关断阀可以控制张紧器液压油流速，使其缓慢供油，防止反冲破坏整个作业系统。液压缸4上安装有位置传感器，发生紧急脱离时，控制器按预设的控制曲线调整防反充阀的开口大小，直至液压缸4完全缩回，此时关闭防反冲阀，锁定液压缸4。

如图8所示，液压缸的控制撬部分主要由气动阀组成，也可称为张紧系统空气控制器部分，能够控制从空气压缩机出来的高压气体、高压气瓶40内的气体以及高压蓄能器里面的气体的流向，目的是用来控制每个液压缸4的压力，也可以控制系统压力与气体容积实现防反冲。

下面对本实施例的工作过程进行详细说明：

本实施例中装置的连接和安装步骤如下：

第一步先将张紧器接头下端与立管连接，完成立管的连接。

第二步将张紧器接头上端与圆盘平台连接；

第三步将拱门桥框架与立管底部连接，将立管顶部与拱门桥框架连接在一起。

第四步将张紧器通过张紧环与立管发生作用，张紧环调节张力节点，使之处于合适的空间和位置，便于后续开展实验。

具体工作过程为：模拟真实情况下平台甲板过程中，两台伺服电机分别通过与之相连的联轴器和减速器分别带动水平方向运动模拟装置中的水平丝杆32和升降机19中的传动轴转动，水平丝杆32将旋转运动转换为水平方向的直线运动，同理，传动轴通过升降机19将旋转运动转换为竖直方向的直线运动。液压气动式张紧器部分通过机械连接件安装在水平滑块上，随水平滑块的运动进行水平位移，随升降机的竖直运动进行垂直位移。张紧器下端运动即为升降机和水平方向运动模拟装置的合运动(模拟海洋平台在波浪力作用下的两个自由度方向的运动)；活塞缸有杆腔连接高压蓄能器11，无杆腔连接低压氮气瓶9，当平台向上运动时，张紧器液压缸和缸筒会随着平台向上运动，此时活塞缸有杆腔的液压油将通过油管流进高压蓄能器11中，活塞杆相对于缸筒向下运动，同理，当平台向下运动时，张紧器和缸筒会随着平台向下运动，此时活塞缸的有杆腔从高压蓄能器中吸油，活塞杆相对于缸筒向上运动。伺服电机通过PLC控制，可以控制运动以达到模拟真实海况运动情况的目的；同时PLC还负责采集液压缸运行过程中的压力和位移变化数据。

系统的液压气动控制原理如下：当平台向上运动时，张紧器液压缸的缸筒会随着平台向上运动，此时液压缸有缸腔的液压油将通过油管流进高压蓄能器中，活塞杆相对于缸筒向下运动，此过程称为活塞负冲程；当平台向下运动时，张紧器液压缸会随着平台向下运动，此时液压缸的有缸腔从高压蓄能器中吸油，活塞杆相对缸筒向上运动，此过程称为活塞正冲程。在实际情况下，液压气动式张紧器中的蓄能器体积会很大，而且多个高压气瓶同时工作，所以因蓄能器油液流出而引起的压力变化基本可以忽略不计，所以张紧器系统提供的张紧力基本恒定，当平台向上运动时，原理类同。运动过程中，能够模拟真实海况中的液压缸的上下左右运动及晃动，从而达到精确模拟试验的目的。液压缸运动过程中，根据液压缸的不同运动，完成液压缸不同运动过程中的压力和位移等数据的采集，为后续分析提供数据基础。

如图8所示，液压缸的控制撬能够进行防反冲控制，系统的防反冲控制原理为：防反冲控制主要是通过控制张紧器液压缸的回缩速度以及张紧力，液压缸的回缩速度通过防反冲阀控制，防反冲阀实质上是一个比例节流阀，防反冲阀连接在蓄能器和液压缸有缸腔之间，调节防反冲阀开度，就可以实现控制蓄能器流入液压缸有杆腔油液流量的目的，从而控制液压缸回缩速度。根据薄壁孔口流量公式可知从高压蓄能器流入液压缸的油液可以控制防反冲控制阀节流孔的开度实现。具体表达式为：

式中：q—蓄能器流入液压缸的流量；

C_d—阀口流量系数；

A—节流孔的通流面积；

Δp—蓄能器与液压缸之间的压差；

ρ—油液密度；

防反冲控制阀只有在紧急状态下使用，在正常情况下，防反冲阀完全不限流，高压蓄能器油液能直接流入液压缸有缸腔。系统的液压气动原理图及防反冲控制原理如图8所示。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：其包括框架、液压气动系统以及平台运动模拟系统；所述框架包括上部的拱门框架以及底部框架，所述液压气动系统设置在所述拱门框架上，所述平台运动模拟系统设置在所述底部框架上；

所述液压气动系统包括立管、圆盘平台、圆盘底座、张力环、液压缸、低压氮气瓶以及高压蓄能瓶，所述立管的第一端借助于球铰连接所述拱门框架的上横梁，所述立管的第二端借助于圆筒与所述张力环的顶部连接，多个液压缸活塞杆的第一端借助于虎克铰连接所述张力环的底座，多个液压缸活塞杆的第二端伸入液压缸的缸体内，所述多个液压缸的缸体底部连接所述圆盘底座，所述圆盘底座固定在所述圆盘平台上，多个液压缸在圆周上均匀设置，所述液压缸的缸体外部设置所述低压氮气瓶，所述高压蓄能瓶设置在所述拱门框架的竖直梁架上；

所述平台运动模拟系统包括水平运动组件和竖直运动组件，所述水平运动组件包括水平直线导轨、水平伺服电机、水平电机座、水平减速器、水平丝杠和水平滑块；所述竖直运动组件包括竖直直线导轨、竖直滑块、升降机、竖直伺服电机、竖直电机座、转向器、竖直减速器、竖直减速器丝杠和转向器丝杠；

所述底部框架包括框架本体、中间横梁以及两根侧横梁，所述竖直直线导轨设置在所述框架本体四根竖杆的内部，每一根竖直直线导轨上均设置有一个竖直滑块，所述转向器和竖直减速器设置在所述中间横梁上，每一根侧横梁的端部分别安装有升降机，所述竖直伺服电机的输出轴连接所述竖直减速器，所述竖直减速器丝杠与所述转向器的第一端借助于联轴器连接，所述转向器的第二端与所述转向器丝杠的第一端连接，所述转向器丝杠的第二端与所述升降机借助于联轴器连接，所述升降机借助于升降机板进行固定，所述升降机板下方设置有与所述升降机板垂直设置的安装板，所述安装板与所述竖直滑块连接从而使所述升降机板随所述竖直直线导轨上下运动；

每一侧横梁上方的两个升降机上设置有支架，冷弯等边槽钢与升降机的顶部固定连接，两侧的支架之间架设有安装架，所述水平直线导轨设置在所述安装架上，所述水平伺服电机借助于水平电机座固定设置在其中一侧的支架上，所述水平伺服电机的输出端与所述水平减速器连接，所述水平减速器与所述水平丝杠连接所述水平伺服电机通过联轴器和水平减速器带动水平丝杠转动，所述水平丝杠将旋转运动转换为水平方向的直线运动；所述水平滑块与圆盘平台的底部连接，且能够在所述水平滚珠直线导轨上滑动，从而带动圆盘平台的移动；

当平台运动模拟系统向上运动时，液压缸的缸筒随之向上运动，此时液压缸有缸腔的液压油将通过油管流进高压蓄能器中，活塞杆相对于缸筒向下运动；当平台运动模拟系统向下运动时，张紧器液压缸会随之向下运动，此时液压缸的有缸腔从高压蓄能器中吸油，活塞杆相对缸筒向上运动。

2.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述张力环与圆筒连接处均匀设置有四个加强筋。

3.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述虎克铰与张力环通过底座以及十字轴连接。

4.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述高压蓄能器的上部和下部分别通过三片式卡箍与竖直梁架连接。

5.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述竖直梁架与所述拱门框架的横梁连接，所述拱门框架的竖直梁架上设置有斜梁，所述竖直梁架和斜梁借助于连接板与所述底部框架的框架本体固定连接。

6.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述安装板与所述升降机板之间设置有加强筋。

7.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述支架为冷弯等边槽钢，所述冷弯等边槽钢与升降机板通过螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述水平减速器和竖直减速器均为蜗杆涡轮减速器。

9.根据权利要求1所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：每个液压缸均设置有一个防反冲控制阀，液压缸回缩速度通过控制防反冲控制阀节流孔的开度实现，具体表达式为：

式中，q为蓄能器流入液压缸的流量；C_d为阀口流量系数；A为节流孔的通流面积；Δp为蓄能器与液压缸之间的压差；ρ为油液密度。

10.根据权利要求8所述的液压气动式张紧器实验模拟装置，其特征在于：所述转向器为螺旋伞齿轮转向器。