CN209559684U - 一种海缆摩擦系数试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种海缆摩擦系数试验机，属于模拟试验机领域，针对现有摩擦系数试验机无法较为准确预测海缆的使用寿命的问题，采用技术方案如下：一种海缆摩擦系数试验机，包括机架以及驱动机构，机架上设有介质件，驱动机构包括伺服加载单元、第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳和第二牵引绳分别可拆卸式连接于待测试件，当第一牵引绳和第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元使待测试件往复移动时，待测试件被介质件磨损；当第一牵引绳或第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元带动使待测试件单向移动时，待测试件被介质件摩擦。伺服加载单元使待测试件被介质件摩擦和/或磨损，为预测海底电缆的使用寿命提供可靠性数据。

Description

一种海缆摩擦系数试验机

技术领域

本实用新型属于模拟试验机领域，特别涉及一种海缆摩擦系数试验机。

背景技术

海底电缆（简称海缆）是海洋工程中的重要构件，其敷设施工过程中对张力的控制要求是非常严格的，一旦张力超过海缆的允许值，则海缆将受到损坏，而如果张力太小，又会导致海缆打扭，影响海缆的使用寿命。在敷缆施工中最理想的是做到匀速敷缆，而匀速敷缆的条件是海缆的张力平衡，其中敷缆张紧系统弧形面与海缆之间的摩擦系数是影响张力平衡的重要因素。海缆大部分来自于施工中的机械损伤，尤其是在大深度海缆工程中，为验证海缆的使用寿命，有必要通过摩擦系数试验机模拟海缆在不同条件下的受力情况，而海缆的受力情况通过摩擦系数来反应。

目前我国市场上的摩擦系数试验机，基本上采用单一的摩擦系数试验形式，即测量测试材料和摩擦介质单次摩擦系数，而这种设备并不能反映施工过程中海缆因磨损引起的摩擦系数的变化，这就导致测试的结果与实际使用的情况有较大偏差，无法为预测海缆使用寿命提供可靠性数据。

实用新型内容

针对现有摩擦系数试验机不能模拟海缆的实际受力情况无法较为准确地预测海缆的使用寿命的问题，本实用新型提供一种海缆摩擦系数试验机，可模拟海缆磨损情况，与实际受力情况接近，为预测海底电缆的使用寿命提供可靠性数据。

本实用新型采用技术方案如下：一种海缆摩擦系数试验机，包括起支撑作用的机架以及连接在机架上的驱动机构，所述机架的上部设有用于与待测试件接触的介质件，所述驱动机构包括位于机架一侧并可沿机架上下移动的伺服加载单元，以及连接于伺服加载单元上下两端的第一牵引绳和第二牵引绳，所述第一牵引绳和第二牵引绳分别可拆卸式连接于待测试件的两端，当第一牵引绳和第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元带动第一牵引绳和第二牵引绳以使待测试件往复移动时，待测试件被介质件磨损；当第一牵引绳或第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元带动第一牵引绳或第二牵引绳以使待测试件单向移动时，待测试件被介质件摩擦。

这一设置中，伺服加载单元能够使待测试件被介质件摩擦和/或磨损，能够模拟出海底电缆在敷设过程中受到拖拽等条件下的摩擦、磨损情况，接近实际受力情况，为预测海底电缆的使用寿命提供可靠性数据。

进一步地，所述伺服加载单元包括起驱动作用的伺服电机、与伺服电机连接的滚珠丝杠副，以及与滚珠丝杠副螺接的加载梁，所述第一牵引绳连接在加载梁上端，第二牵引绳连接在加载梁的下端，所述伺服电机驱动滚珠丝杠副正反向转动，使加载梁沿滚珠丝杠副上下移动，以拉动第二牵引绳或第一牵引绳。这一设置中，滚珠丝杠副与加载梁螺接，能够控制加载梁平稳运动，也能够较为准确控制加载梁的移动位置和距离。

进一步地，所述第一牵引绳与加载梁的连接处或第二牵引绳与加载梁的连接处设有负荷传感器，用于检测并记录待测试件受到的摩擦力。摩擦系数与待测试件受到的摩擦力相关，加载梁施加在第一牵引绳、第二牵引绳上的力为牵引力，其与待测试件受到的摩擦力大小一致。

进一步地，所述伺服加载单元还包括底座和顶板，所述滚珠丝杠副两端分别通过轴承连接于底座和顶板，以降低摩擦损耗，所述伺服电机通过伺服减速机和同步带传动副连接滚珠丝杠副，用于驱动滚珠丝杠副正反向转动。伺服减速机和同步带传动副配合使用，可控制滚珠丝杠副转动速度，使滚珠丝杠副运动平稳。

进一步地，所述底座和顶板之间还设有一导柱，所述导柱与滚珠丝杠副并列布置，所述加载梁套在所述导柱上。导柱用于约束和限制加载梁，使得加载梁被滚珠丝杠副驱动时不发生转动、运动更平稳。

进一步地，所述第一牵引绳和第二牵引绳均通过夹具与待测试件可拆卸式连接，所述机架上部对称设置第一导向轮和第二导向轮，所述机架下部对称设置两个下导向轮，所述第一牵引绳经由第一导向轮连接于伺服加载单元，所述第二牵引绳经由两个下导向轮以及第二导向轮连接于伺服加载单元。第一牵引绳和第二牵引绳可单独连接待测试件以拉动待测试件移动，也可同时连接待测试件使待测试件往复运动，两者通过夹具可拆卸式连接于待测试件，以便于待测试件在两种运动之间转换，同时也使得待测试样的两端所受的力处于一条水平线上，避免在移动过程中发生偏移，设置第一导向轮、第二导向轮以及两个下导向轮减少了第一牵引绳和第二牵引绳运动过程中的摩擦作用，既能减小测量误差又能削弱摩擦作用对第一牵引绳和第二牵引绳使用寿命的影响。

进一步地，所述第一导向轮、第二导向轮和两个下导向轮均为定滑轮，且可调节与机架的连接角。这一设置有利于第一导向轮、第二导向轮和两个下导向轮调节彼此的相对位置，使得第一牵引绳和第二牵引绳处于同一水平线上，以对待测试件施加均衡的力。

本实用新型具有的有益效果：伺服加载单元使待测试件被介质件摩擦和/或磨损，能够模拟出海底电缆在敷设过程中受到拖拽等条件下的摩擦、磨损情况，接近实际受力情况，为预测海底电缆的使用寿命提供可靠性数据。

附图说明

图1为海缆摩擦系数试验机的整体结构示意图；

图2为海缆摩擦系数试验机侧向结构示意图；

图3为伺服加载单元的结构示意图；

图中：1-机架；11-第一导向轮；12-第二导向轮；13-下导向轮；2-待测试件；3-介质件；4-第一牵引绳；5-第二牵引绳；6-伺服加载单元；61-伺服电机；62-滚珠丝杠副；63-加载梁；64-负荷传感器；65-底座；66-顶板；67-伺服减速机；68-同步带传动副；69-导柱；A-夹具；B-轴承。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实施例的海缆摩擦系数试验机，如图1至图3所示，包括起支撑作用的机架1以及连接在机架1上的驱动机构，所述机架1的上部设有用于与待测试件2接触的介质件3，所述驱动机构包括位于机架1一侧并可沿机架1上下移动的伺服加载单元6，以及连接于伺服加载单元6上下两端的第一牵引绳4和第二牵引绳5，所述第一牵引绳4和第二牵引绳5分别可拆卸式连接于待测试件2的两端，当第一牵引绳4和第二牵引绳5连接于待测试件2，且伺服加载单元6带动第一牵引绳4和第二牵引绳5以使待测试件2往复移动时，待测试件2被介质件3磨损；当第一牵引绳4或第二牵引绳5连接于待测试件2，且伺服加载单元6带动第一牵引绳4或第二牵引绳5以使待测试件2单向移动时，待测试件2被介质件3摩擦。

这一设置中，伺服加载单元6能够使待测试件2被介质件3摩擦和/或磨损，能够模拟出海底电缆在敷设过程中受到拖拽等条件下的摩擦、磨损情况，接近实际受力情况，为预测海底电缆的使用寿命提供可靠性数据。

所述伺服加载单元6包括起驱动作用的伺服电机61、与伺服电机61连接的滚珠丝杠副62，以及与滚珠丝杠副62螺接的加载梁63，所述第一牵引绳4连接在加载梁63上端，第二牵引绳5连接在加载梁63的下端，所述伺服电机61驱动滚珠丝杠副62正反向转动，使加载梁63沿滚珠丝杠副62上下移动，以拉动第二牵引绳5或第一牵引绳4。这一设置中，滚珠丝杠副62与加载梁63螺接，能够控制加载梁63平稳运动，也能够较为准确控制加载梁63的移动位置和距离。

所述第一牵引绳4与加载梁63的连接处设有负荷传感器64，用于检测并记录待测试件2受到的摩擦力。摩擦系数与待测试件2受到的摩擦力相关，加载梁63施加在第一牵引绳4、第二牵引绳5上的力为牵引力，其与待测试件2受到的摩擦力大小一致。

所述伺服加载单元6还包括底座65和顶板66，所述滚珠丝杠副62两端分别通过轴承B连接于底座65和顶板66，以降低摩擦损耗，所述伺服电机61通过伺服减速机67和同步带传动副68连接滚珠丝杠副62，用于驱动滚珠丝杠副62正反向转动。伺服减速机67和同步带传动副68配合使用，可控制滚珠丝杠副62转动速度，使滚珠丝杠副62运动平稳。

所述底座65和顶板66之间还设有导柱69，所述导柱69与滚珠丝杠副62并列布置，所述加载梁63套在所述导柱69上。导柱69用于约束和限制加载梁63，使得加载梁63被滚珠丝杠副62驱动时不发生转动、运动更平稳。

所述第一牵引绳4和第二牵引绳5均通过夹具A与待测试件2可拆卸式连接，所述机架1上部对称设置第一导向轮11和第二导向轮12，所述机架1下部对称设置两个下导向轮13，所述第一牵引绳4经由第一导向轮11连接于伺服加载单元6，所述第二牵引绳5经由两个下导向轮13以及第二导向轮12连接于伺服加载单元6。第一牵引绳4和第二牵引绳5可单独连接待测试件2以拉动待测试件2移动，也可同时连接待测试件2使待测试件2往复运动，两者通过夹具A可拆卸式连接于待测试件2，以便于待测试件2在两种运动之间转换，同时也使得待测试样的两端所受的力处于一条水平线上，避免在移动过程中发生偏移，设置第一导向轮11、第二导向轮12以及两个下导向轮13减少了第一牵引绳4和第二牵引绳5运动过程中的摩擦作用，既能减小测量误差又能削弱摩擦作用对第一牵引绳4和第二牵引绳5使用寿命的影响。

所述第一导向轮11、第二导向轮12和两个下导向轮13均为定滑轮，且可调节与机架1的连接角。这一设置有利于第一导向轮11、第二导向轮12和两个下导向轮13调节彼此的相对位置，使得第一牵引绳4和第二牵引绳5处于同一水平线上，以对待测试件2施加均衡的力。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (7)

1.一种海缆摩擦系数试验机，包括起支撑作用的机架以及连接在机架上的驱动机构，所述机架的上部设有用于与待测试件接触的介质件，其特征在于，所述驱动机构包括位于机架一侧并可沿机架上下移动的伺服加载单元，以及连接于伺服加载单元上下两端的第一牵引绳和第二牵引绳，所述第一牵引绳和第二牵引绳分别可拆卸式连接于待测试件的两端，当第一牵引绳和第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元带动第一牵引绳和第二牵引绳以使待测试件往复移动时，待测试件被介质件磨损；当第一牵引绳或第二牵引绳连接于待测试件，且伺服加载单元带动第一牵引绳或第二牵引绳以使待测试件单向移动时，待测试件被介质件摩擦。

2.根据权利要求1所述的海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述伺服加载单元包括起驱动作用的伺服电机、与伺服电机连接的滚珠丝杠副，以及与滚珠丝杠副螺接的加载梁，所述第一牵引绳连接在加载梁上端，第二牵引绳连接在加载梁的下端，所述伺服电机驱动滚珠丝杠副正反向转动，使加载梁沿滚珠丝杠副上下移动，以拉动第二牵引绳或第一牵引绳。

3.根据权利要求2所述的一种海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述第一牵引绳与加载梁的连接处或第二牵引绳与加载梁的连接处设有负荷传感器，用于检测并记录待测试件受到的摩擦力。

4.根据权利要求2所述的海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述伺服加载单元还包括底座和顶板，所述滚珠丝杠副两端分别通过轴承连接于底座和顶板，所述伺服电机通过伺服减速机和同步带传动副连接滚珠丝杠副，用于驱动滚珠丝杠副正反向转动。

5.根据权利要求4所述的海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述底座和顶板之间还设有一导柱，所述导柱与滚珠丝杠副并列布置，所述加载梁套在所述导柱上。

6.根据权利要求1所述的海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述第一牵引绳和第二牵引绳均通过夹具与待测试件可拆卸式连接，所述机架上部对称设置第一导向轮和第二导向轮，所述机架下部对称设置两个下导向轮，所述第一牵引绳经由第一导向轮连接于伺服加载单元，所述第二牵引绳经由两个下导向轮以及第二导向轮连接于伺服加载单元。

7.根据权利要求6所述的海缆摩擦系数试验机，其特征在于，所述第一导向轮、第二导向轮和两个下导向轮均为定滑轮，且可调节与机架的连接角。