RU2790885C2 - Method for measurement of radius of curvature of long-length tube, and device for its implementation (options) - Google Patents

Method for measurement of radius of curvature of long-length tube, and device for its implementation (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2790885C2
RU2790885C2 RU2021112950A RU2021112950A RU2790885C2 RU 2790885 C2 RU2790885 C2 RU 2790885C2 RU 2021112950 A RU2021112950 A RU 2021112950A RU 2021112950 A RU2021112950 A RU 2021112950A RU 2790885 C2 RU2790885 C2 RU 2790885C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roller
pipe
radius
curvature
sensor
Prior art date
Application number
RU2021112950A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021112950A (en
Inventor
Искандер Равилевич Сунгатуллин
Арсен Артурович Кирханов
Рустам Фатхуддинович Джураев
Евгений Анатольевич Наумкин
Искандер Рустемович Кузеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ"
Publication of RU2021112950A publication Critical patent/RU2021112950A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2790885C2 publication Critical patent/RU2790885C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: group of inventions relates to measuring equipment for determination of radii of curvature of long-length tubes. A device for measurement of radius of curvature of a long-length pipe includes three sensors located at certain distances one after the other along a longitudinal axis of the tube under study. The device consists of a case, in which all three sensor are placed, among which the middle sensor is located in the middle part of the case at a random distance from one of edge sensors, and an additional sensor is installed opposite the middle sensor. Sensors are part of distance control units, each of which also includes thrust, at one end of which a roller is installed, a guide, and a spring, one support end of which rests on the other end of thrust, and the second one rests on the inner surface of the case or another part fixed from movements. An additional distance control unit is installed opposite the middle distance control unit. The device includes at least one length meter connected to the roller, or the middle roller, or an additional roller.
EFFECT: increase in the accuracy of measurements of radius of curvature of a long-length tube.
8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения кривизны длинномерных труб, в том числе гибких насосно-компрессорных труб колтюбинговых установок.The invention relates to measuring technology and can be used to determine the curvature of long pipes, including flexible tubing of coiled tubing units.

Известно устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей, содержащее корпус, опорно-базирующий узел, включающий измерительную и базирующие ножки, и отсчетное устройство, взаимодействующее с измеряемой поверхностью. Опорные элементы данного устройства закреплены на двух каретках, выполненных с возможностью плавного перемещения вдоль шкалы, нанесенной на боковую поверхность корпуса, для изменения базового расстояния и их фиксации в выбранном положении, при этом концы базирующих ножек выполнены ножеобразными, а их контактная поверхность сориентирована в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса (Патент РФ №95096, МПК G01B 5/213 (2006.01). Опубл. 10.06.2010 г.). A device is known for measuring the radius of curvature of the cylindrical surface of large-sized parts, containing a housing, a support-based assembly, including a measuring and locating legs, and a reading device that interacts with the measured surface. The supporting elements of this device are fixed on two carriages, made with the possibility of smooth movement along the scale applied to the side surface of the housing, to change the base distance and fix them in the selected position, while the ends of the basing legs are made knife-shaped, and their contact surface is oriented in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the hull (RF Patent No. 95096, IPC G01B 5/213 (2006.01). Published on June 10, 2010).

Известно устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей, содержащее корпус, опирающийся на измеряемую поверхность с помощью закрепленных по его концам опорных роликов на базовом расстоянии друг от друга, измерительный преобразователь, расположенный на середине базового расстояния, при этом корпус, выполненный с возможностью изменения базового расстояния, содержит прямоугольные сквозные отверстия с вложенными и зафиксированными с помощью стопорных винтов постоянными магнитами, расположенными симметрично относительно измерительного преобразователя по длине корпуса и предназначенными для удержания данного устройства на боковых и нижних участках поверхности исследуемого цилиндрического объекта в процессе измерения (Патент РФ №153456, МПК G01B 11/255 (2006.01). Опубл. 20.07.2015 г. Бюлл. №20).A device is known for measuring the radius of curvature of the cylindrical surface of large parts, containing a housing resting on the measured surface with support rollers fixed at its ends at a base distance from each other, a measuring transducer located in the middle of the base distance, while the housing is configured to change base distance, contains rectangular through holes with permanent magnets embedded and fixed with locking screws, located symmetrically with respect to the measuring transducer along the length of the body and designed to hold this device on the side and lower parts of the surface of the investigated cylindrical object during the measurement process (RF Patent No. 153456, IPC G01B 11/255 (2006.01) Published July 20, 2015 Bull. No. 20).

Вышеупомянутые устройства предназначены главным образом для контроля радиуса окружности цилиндрического объекта в его поперечном сечении. Использование их при определении радиуса кривизны продольной оси длинномерного цилиндрического изделия вызывает определенные затруднения в процессе контроля и повышает длительность измерения, так как получение снимаемых показаний в режиме реально времени в конструкциях данных устройств не реализовано, что является их основным недостатком.The above devices are mainly intended to control the radius of the circle of a cylindrical object in its cross section. Their use in determining the radius of curvature of the longitudinal axis of a long cylindrical product causes certain difficulties in the control process and increases the duration of the measurement, since real-time readings are not taken in the designs of these devices, which is their main drawback.

Известен способ определения потенциально опасных участков трубопровода с непроектным уровнем напряженно-деформированного состояния, заключающийся в расчетной оценке изгибных напряжений, выполняемой по данным внутритрубной диагностики, в процессе которой проводится измерение радиусов упругого изгиба трубопровода при помощи перемещающегося в его полости внутритрубного снаряда (Патент РФ №2602327, МПК F16L 1/00 (2006.01). Опубл. 20.11.2016 г. Бюлл. №32).A known method for determining potentially dangerous pipeline sections with an off-design level of stress-strain state, which consists in the calculation of bending stresses performed according to in-line diagnostics, during which the measurement of the elastic bending radii of the pipeline is carried out using an in-pipe tool moving in its cavity (RF Patent No. 2602327 , IPC F16L 1/00 (2006.01) Published November 20, 2016, Bull. No. 32).

Оценка изгибных напряжений в материале обследуемого трубопровода по данному способу осуществляется при помощи внутритрубной диагностики, к недостаткам которой относятся большая продолжительность подготовительных работ, проводимых перед процессом контроля, и необходимость в наличии доступа измерительного устройства к внутренней полости трубопровода.The assessment of bending stresses in the material of the pipeline being examined by this method is carried out using in-line diagnostics, the disadvantages of which include the long duration of preparatory work carried out before the control process, and the need for access of the measuring device to the internal cavity of the pipeline.

Известен способ измерения радиуса кривизны трубопровода по данным геодезических измерений, при котором формируют опорную прямую в горизонтальной и (или) вертикальной плоскостях, производят измерения с помощью лазерного построителя плоскости, а далее с помощью тахометра и рулетки, минимизируют ошибки геодезических измерений путем проведения определенной процедуры расчета (Патент РФ №2592733, G01B 11/00 (2006.01). Опубл. 27.07.2016 г. Бюлл. №21).A known method for measuring the radius of curvature of the pipeline according to geodetic measurements, in which a reference line is formed in the horizontal and (or) vertical planes, measurements are made using a laser plane builder, and then using a tachometer and tape measure, geodetic measurement errors are minimized by performing a certain calculation procedure (Patent RF No. 2592733, G01B 11/00 (2006.01). Published on July 27, 2016, Bull. No. 21).

К недостаткам данного способа относятся большая длительность процесса определения кривизны и необходимость для проведения измерений сложных и дорогостоящих измерительных приборов.The disadvantages of this method include the long duration of the process of determining the curvature and the need for measurements of complex and expensive measuring instruments.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения кривизны рельса под нагруженным колесом, который заключается в том, что непосредственно вблизи нагруженного колеса, перемещаемого с заданной скоростью, определяют относительное перемещение трех точек, расположенных на рабочей поверхности головки рельса, по координатам которых определяют кривизну, изгибающий момент и напряжения от изгиба данного рельса, при этом точность измерения обеспечивают выбором базы измерения и величины осевой нагрузки (Патент РФ № 2108423, B61K 9/08 (1995.01), E01B 35/00 (1995.01)).Closest to the claimed method is a method for determining the curvature of a rail under a loaded wheel, which consists in the fact that directly near the loaded wheel moving at a given speed, determine the relative movement of three points located on the working surface of the rail head, the coordinates of which determine the curvature, bending moment and stresses from bending of a given rail, while the measurement accuracy is ensured by choosing the measurement base and the value of the axial load (RF Patent No. 2108423, B61K 9/08 (1995.01), E01B 35/00 (1995.01)).

Недостатком данного способа является то, что величина обследуемого радиуса кривизны зависит от схемы нагружения исследуемого объекта, неверный выбор которой может привести к недостоверным результатам контроля.The disadvantage of this method is that the value of the examined radius of curvature depends on the loading scheme of the object under study, the wrong choice of which can lead to unreliable control results.

В основу изобретения положена задача разработать способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы и устройство для его осуществления, которые обеспечат получение результатов измерений, не зависящих от схемы нагружения трубы, и позволят проводить измерения без использования справочных значений геометрических характеристик поперечного сечения данной трубы, что приведет к повышению точности измерений.The invention is based on the task of developing a method for measuring the radius of curvature of a long pipe and a device for its implementation, which will provide measurement results that do not depend on the pipe loading scheme, and will allow measurements to be taken without using reference values of the geometric characteristics of the cross section of this pipe, which will lead to an increase measurement accuracy.

Для решения поставленной задачи в заявленном способе, заключающемся в непрерывном определении относительного перемещения трех точек, одновременно с определением относительного перемещения трех точек измеряют диаметр исследуемой трубы, при этом измерение относительного перемещения трех точек и диаметра проводят по меньшей мере в одной плоскости измерения, проходящей через продольную ось исследуемой трубы, при этом три точки, относительное перемещение которых подлежит измерению, совпадают с центрами двух роликов и расположенного между ними среднего ролика, которые установлены на определенных расстояниях друг за другом вдоль продольной оси исследуемой трубы и находятся в постоянном контакте с ее наружной поверхностью в процессе контроля, при этом положение центров роликов определяют по показаниям связанных с ними датчиков, а положение среднего ролика определяют по показаниям связанного с ним среднего датчика, при этом диаметр трубы измеряют при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика и дополнительного ролика, положение центра которого определяют при помощи дополнительного датчика, затем по относительному расположению трех точек, совпадающих с центрами двух роликов и размещенного между ними среднего ролика, вычисляют радиус окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого находятся на этих трех точках, и определяют направление изгиба трубы на базовом участке, равном расстоянию между центрами двух крайних роликов, далее в зависимости от направления изгиба трубы и с учетом измеренных ранее ее диаметра, радиуса окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого находятся на трех точках, совпадающих с центрами двух роликов и размещенного между ними и среднего ролика, и известному радиусу этих роликов и среднего ролика определяют радиус кривизны оси трубы, при этом в случае ее упругого изгиба дополнительно проводят расчет изгибных напряжений, при этом измерения проводят как при перемещении всех датчиков, в том числе среднего и дополнительного датчиков, вдоль продольной оси неподвижной трубы, так и при продольном перемещении трубы относительно неподвижных датчиков, в том числе среднего и дополнительного датчиков.To solve the problem in the claimed method, which consists in the continuous determination of the relative displacement of three points, simultaneously with the determination of the relative displacement of the three points, the diameter of the investigated pipe is measured, while the measurement of the relative displacement of the three points and the diameter is carried out in at least one measurement plane passing through the longitudinal the axis of the test pipe, while the three points, the relative movement of which is to be measured, coincide with the centers of two rollers and the middle roller located between them, which are installed at certain distances one after the other along the longitudinal axis of the test pipe and are in constant contact with its outer surface in the control process, while the position of the centers of the rollers is determined by the readings of the sensors associated with them, and the position of the middle roller is determined by the readings of the middle sensor associated with it, while the pipe diameter is measured using the media installed opposite each other the bottom roller and the additional roller, the position of the center of which is determined using an additional sensor, then, based on the relative arrangement of three points coinciding with the centers of the two rollers and the middle roller placed between them, the radius of the circle described around the triangle, the vertices of which are located at these three points, is calculated, and determine the direction of the pipe bend in the base section, equal to the distance between the centers of the two extreme rollers, then depending on the direction of the pipe bend and taking into account its previously measured diameter, the radius of the circle circumscribed around the triangle, the vertices of which are located at three points coinciding with the centers of the two rollers and the middle roller placed between them, and the known radius of these rollers and the middle roller, determine the radius of curvature of the pipe axis, while in the case of its elastic bending, bending stresses are additionally calculated, while measurements are carried out as when moving all sensors, including the middle and complement sensors, along the longitudinal axis of the fixed pipe, and when the pipe moves longitudinally relative to the fixed sensors, including the middle and additional sensors.

Для решения поставленной задачи заявлено устройство, включающее три датчика, расположенных на определенных расстояниях друг за другом вдоль продольной оси исследуемой трубы, при этом устройство состоит из корпуса, в котором размещены все три датчика, среди которых средний датчик расположен в средней части корпуса на произвольном расстоянии от одного из крайних датчиков, и дополнительный датчик, установленный напротив среднего датчика, при этом все датчики входят в состав блоков контроля расстояния, каждый из которых включает также тягу, на одном конце которой установлен ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом средний датчик входит в состав среднего блока контроля расстояния, который также включает тягу, на одном конце которой установлен средний ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом дополнительный датчик входит в состав дополнительного блока контроля расстояния, установленного напротив среднего блока контроля расстояния, при этом дополнительный блок контроля расстояния включает также тягу, на одном конце которой установлен дополнительный ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом устройство включает как минимум один измеритель длины, связанный с роликом, средним роликом, или дополнительным роликом.To solve this problem, a device is claimed that includes three sensors located at certain distances one after another along the longitudinal axis of the pipe under study, while the device consists of a housing in which all three sensors are placed, among which the middle sensor is located in the middle part of the housing at an arbitrary distance from one of the extreme sensors, and an additional sensor installed opposite the middle sensor, while all sensors are part of the distance control units, each of which also includes a rod, at one end of which a roller is installed, a guide necessary to ensure free movement of the rod only in direction perpendicular to the longitudinal axis of the body, and a spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second on the inner surface of the body or another part fixed from movement, while the middle sensor is part of the middle distance control unit, which also includes traction, on one horse on which the middle roller is installed, the guide necessary to ensure free movement of the rod only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and the spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second on the inner surface of the housing or another part fixed from movement , while the additional sensor is part of an additional distance control unit installed opposite the middle distance control unit, while the additional distance control unit also includes a rod, at one end of which an additional roller is installed, a guide necessary to ensure free movement of the rod only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the body, and a spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second - on the inner surface of the body or another part fixed from movement, while the device includes at least one length gauge connected to the roller, media it with a roller, or an additional roller.

В первом варианте устройства в качестве датчиков, среднего датчика и дополнительного датчика используются ползунковые резисторы, подвижный элемент каждого из которых соединен с соответствующей тягой.In the first version of the device, sliding resistors are used as sensors, an average sensor and an additional sensor, the movable element of each of which is connected to the corresponding rod.

Во втором варианте устройства в качестве датчиков, среднего датчика и дополнительного датчика применяются бесконтактные датчики расстояния, при этом устройство дополнительно снабжается кареткой, необходимой для отражения сигнала датчика расстояния в обратном направлении.In the second version of the device, non-contact distance sensors are used as sensors, a middle sensor and an additional sensor, while the device is additionally equipped with a carriage necessary to reflect the signal of the distance sensor in the opposite direction.

В качестве измерителя длины используется энкодер или импульсный датчик.An encoder or a pulse encoder is used as a length meter.

Заявленный способ при помощи заявляемого устройства осуществляет автоматизированное решение геометрической задачи, в которой ось исследуемой трубы на базовом участке, равном расстоянию между центрами наиболее удаленных роликов, качение которых в процессе контроля происходит в одной плоскости измерения по одной образующей данной трубы, представляет собой окружность с радиусом, подлежащим измерению. Такое решение освобождает величины контролируемых параметров от их зависимости от схемы нагружения. Использование дополнительного блока контроля расстояния совместно блоком контроля расстояния, размещенного в средней части корпуса устройства, позволяет сканировать диаметр упругой длинномерной трубы на участке измерения ее кривизны, что дает возможность определять напряжения изгиба в материале трубы без учета справочных значений геометрических характеристик поперечного сечения этой трубы.The claimed method using the claimed device performs an automated solution of a geometric problem, in which the axis of the investigated pipe in the base section, equal to the distance between the centers of the most remote rollers, the rolling of which during the control process occurs in one plane of measurement along one generatrix of this pipe, is a circle with a radius to be measured. Such a solution releases the values of controlled parameters from their dependence on the loading scheme. The use of an additional distance control unit together with a distance control unit located in the middle part of the device body makes it possible to scan the diameter of an elastic long pipe in the area of measuring its curvature, which makes it possible to determine bending stresses in the pipe material without taking into account the reference values of the geometric characteristics of the cross section of this pipe.

Технический результат заявляемого изобретения состоит в повышении точности измерений, достигаемый путем максимальной минимизации количества исходных данных, учитываемых в процессе контроля.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of measurements, achieved by minimizing the amount of initial data taken into account in the control process.

Минимизация количества исходных данных осуществляется при помощи заявленных способа и устройства, которые позволяют в режиме реального времени по меньшей мере в одной плоскости измерения определять кривизну длинномерной трубы путем автоматизированного решения геометрической задачи, в которой ось исследуемой трубы на базовом участке, равном расстоянию между центрами наиболее удаленных роликов, качение которых в процессе контроля происходит в данной плоскости измерения по одной образующей данной трубы, представляет собой окружность с измеряемым радиусом. Определение диаметра трубы в плоскости измерения ее кривизны позволяет проводить контроль без учета осевого момента инерции, момента сопротивления и других геометрических характеристик поперечного сечения данной трубы.The minimization of the amount of initial data is carried out using the claimed method and device, which allow real-time determination of the curvature of a long pipe in at least one measurement plane by automated solution of a geometric problem in which the axis of the investigated pipe in the base section is equal to the distance between the centers of the most remote rollers, the rolling of which during the control process occurs in a given measurement plane along one generatrix of a given pipe, is a circle with a measured radius. Determining the diameter of a pipe in the plane of measurement of its curvature allows testing without taking into account the axial moment of inertia, the moment of resistance and other geometric characteristics of the cross section of this pipe.

На фиг. 1 представлено измерительное устройство, использующее для определения обследуемых параметров ползунковые резисторы. На фиг. 2 представлено измерительное устройство, использующее для определения обследуемых параметров датчики расстояния. На фиг. 3 представлено положение роликов на выпуклом участке поверхности трубы. На фиг. 4 представлено положение роликов на вогнутом участке поверхности трубы.In FIG. 1 shows a measuring device that uses sliding resistors to determine the parameters to be examined. In FIG. 2 shows a measuring device that uses distance sensors to determine the parameters to be examined. In FIG. 3 shows the position of the rollers on the convex section of the pipe surface. In FIG. 4 shows the position of the rollers on the concave section of the pipe surface.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following designations:

1 - корпус;1 - body;

2 - блоки контроля расстояния;2 - distance control blocks;

2а - средний блок контроля расстояния;2a - middle distance control block;

2б - дополнительный блок контроля расстояния;2b - additional distance control unit;

3 - труба;3 - pipe;

4 - ролик;4 - roller;

4а - средний ролик;4a - middle roller;

4б - дополнительный ролик;4b - additional roller;

5 - пружина;5 - spring;

6 - тяга;6 - thrust;

7 - направляющая;7 - guide;

8 - датчик (ползунковый резистор);8 - sensor (slider resistor);

8а - средний датчик (ползунковый резистор);8a - middle sensor (slider resistor);

8б - дополнительный датчик (ползунковый резистор).8b - additional sensor (slider resistor).

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2, the following designations are adopted:

1 - корпус;1 - body;

2 - блок контроля расстояния;2 - distance control unit;

2а - средний блок контроля расстояния;2a - middle distance control unit;

2б - дополнительный блок контроля расстояния;2b - additional distance control unit;

3 - труба;3 - pipe;

4 - ролик;4 - roller;

4а - средний ролик;4a - middle roller;

4б - дополнительный ролик;4b - additional roller;

5 - пружина;5 - spring;

6 - тяга;6 - thrust;

7 - направляющая;7 - guide;

9 - датчик расстояния;9 - distance sensor;

9а - средний датчик расстояния;9a - middle distance sensor;

9б - дополнительный датчик расстояния;9b - additional distance sensor;

10 - каретка.10 - carriage.

Устройство содержит корпус 1 (фиг. 1 и 2), в котором как минимум в одной плоскости измерения, проходящей через продольную ось исследуемой трубы 3 (фиг. 1 и 2), установлены блоки контроля расстояния 2 (фиг. 1 и 2), средний блок контроля расстояния 2а (фиг. 1 и 2), размешенный между блоками контроля расстояния 2 (фиг. 1 и 2) на произвольном расстоянии от одного из них, и дополнительный блок контроля расстояния 2б (фиг. 1 и 2), расположенный напротив среднего блока контроля расстояния 2а (фиг. 1 и 2) относительно оси исследуемой трубы 3 (фиг. 1 и 2).The device contains a housing 1 (Fig. 1 and 2), in which at least one measurement plane passing through the longitudinal axis of the investigated pipe 3 (Fig. 1 and 2), distance control blocks 2 are installed (Fig. 1 and 2), the middle distance control block 2a (Figs. 1 and 2) located between distance control blocks 2 (Figs. 1 and 2) at an arbitrary distance from one of them, and an additional distance control block 2b (Figs. 1 and 2) located opposite the middle distance control block 2a (Figs. 1 and 2) relative to the axis of the investigated pipe 3 (Figs. 1 and 2).

В одном из вариантов выполнения конструкции данного устройства каждый из блоков контроля расстояния 2 (фиг. 1) состоит из тяги 6 (фиг. 1), на одном конце которого установлен ролик 4 (фиг. 1), направляющей 7 (фиг. 1), необходимой для обеспечения свободного перемещения тяги 6 (фиг. 1) только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса 1 (фиг. 1), датчика - ползункового резистора 8 (фиг. 1). На другой конец тяги 6 (фиг. 1) опирается один опорный торец пружины 5 (фиг. 1), также входящей в состав блока контроля расстояния 2 (фиг. 1). Второй опорный торец пружины 5 (фиг. 1) опирается на внутреннюю поверхность корпуса 1 (фиг. 1) или другую деталь (на фиг. 1 не показана), зафиксированную от перемещений. Ползунок резистора 8 (фиг. 1), корпус которого является неподвижным, жестко связан с тягой 6 (фиг. 1).In one of the embodiments of the design of this device, each of the distance control blocks 2 (Fig. 1) consists of a rod 6 (Fig. 1), at one end of which a roller 4 (Fig. 1) is installed, a guide 7 (Fig. 1), necessary to ensure free movement of the thrust 6 (Fig. 1) only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the housing 1 (Fig. 1), the sensor - slide resistor 8 (Fig. 1). On the other end of the rod 6 (Fig. 1) rests one supporting end of the spring 5 (Fig. 1), which is also part of the distance control unit 2 (Fig. 1). The second support end of the spring 5 (Fig. 1) rests on the inner surface of the housing 1 (Fig. 1) or another part (not shown in Fig. 1), fixed from movement. The resistor slider 8 (Fig. 1), the body of which is fixed, is rigidly connected to the rod 6 (Fig. 1).

Средний блок контроля расстояния 2а (фиг. 1), состоящий из среднего ролика 4а (фиг. 1), тяги 5 (фиг. 1), направляющей 6 (фиг. 1), пружины 7 (фиг. 1) и среднего датчика 8а (фиг. 1) имеет ту же конструкцию и размеры, что и блок контроля расстояния 2 (фиг. 1).Middle distance control block 2a (Fig. 1), consisting of an average roller 4a (Fig. 1), rod 5 (Fig. 1), guide 6 (Fig. 1), spring 7 (Fig. 1) and an average sensor 8a ( Fig. 1) has the same design and dimensions as the distance control unit 2 (Fig. 1).

Дополнительный блок контроля расстояния 2б (фиг. 1), состоящий из дополнительного ролика 4б (фиг. 1), тяги 5 (фиг. 1), направляющей 6 (фиг. 1), пружины 7 (фиг. 1) и дополнительного датчика 8б (фиг. 1) имеет ту же конструкцию и размеры, что и блок контроля расстояния 2 (фиг. 1).An additional distance control unit 2b (Fig. 1), consisting of an additional roller 4b (Fig. 1), a rod 5 (Fig. 1), a guide 6 (Fig. 1), a spring 7 (Fig. 1) and an additional sensor 8b ( Fig. 1) has the same design and dimensions as the distance control unit 2 (Fig. 1).

В другом варианте выполнения конструкции измерительного устройства каждый из блоков контроля расстояния 2 (фиг. 2) состоит из тяги 6 (фиг. 2), на одном конце которого установлена каретка 10 (фиг. 2), имеющая ролик 4 (фиг. 2), направляющей 7 (фиг. 2), необходимой для обеспечения свободного перемещения тяги 6 (фиг. 2) только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса 1 (фиг. 2), неподвижного датчика расстояния 9 (фиг. 2). На другой конец тяги 6 (фиг. 2) опирается один опорный торец пружины 5 (фиг. 2), также входящей в состав блока контроля расстояния 2 (фиг. 2). Второй опорный торец пружины 5 (фиг. 2) опирается на внутреннюю поверхность корпуса 1 (фиг. 2) или другую деталь (на фиг. 2 не показана), зафиксированную от перемещений.In another embodiment of the design of the measuring device, each of the distance control blocks 2 (Fig. 2) consists of a rod 6 (Fig. 2), at one end of which a carriage 10 (Fig. 2) is installed, having a roller 4 (Fig. 2), guide 7 (Fig. 2), necessary to ensure free movement of thrust 6 (Fig. 2) only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the body 1 (Fig. 2), fixed distance sensor 9 (Fig. 2). On the other end of the rod 6 (Fig. 2) rests one supporting end of the spring 5 (Fig. 2), which is also part of the distance control unit 2 (Fig. 2). The second support end of the spring 5 (Fig. 2) rests on the inner surface of the housing 1 (Fig. 2) or another part (not shown in Fig. 2), fixed from movement.

Средний блок контроля расстояния 2а (фиг. 2), состоящий из среднего ролика 4а (фиг. 2), тяги 5 (фиг. 2), направляющей 6 (фиг. 2), пружины 7 (фиг. 2), каретки 10 (фиг. 2) и среднего датчика расстояния 9а (фиг. 2) имеет ту же конструкцию и размеры , что и блок контроля расстояния 2 (фиг. 2).Middle distance control block 2a (Fig. 2), consisting of an average roller 4a (Fig. 2), rod 5 (Fig. 2), guide 6 (Fig. 2), spring 7 (Fig. 2), carriage 10 (Fig. 2), .2) and the middle distance sensor 9a (Fig. 2) has the same design and dimensions as the distance control unit 2 (Fig. 2).

Дополнительный блок контроля расстояния 2б (фиг. 2), состоящий из дополнительного ролика 4б (фиг. 2), тяги 5 (фиг. 2), направляющей 6 (фиг. 2), пружины 7 (фиг. 2), каретки 10 (фиг. 2) и дополнительного датчика расстояния 9б (фиг. 2) имеет ту же конструкцию и размеры , что и блок контроля расстояния 2 (фиг. 2).Additional distance control block 2b (Fig. 2), consisting of an additional roller 4b (Fig. 2), thrust 5 (Fig. 2), guide 6 (Fig. 2), spring 7 (Fig. 2), carriage 10 (Fig. . 2) and an additional distance sensor 9b (Fig. 2) has the same design and dimensions as the distance control unit 2 (Fig. 2).

Все ролики 4 (фиг. 1 и 2), средний ролик 4а (фиг. 1 и 2) и дополнительный ролик 4б (фиг. 1 и 2) одинаковы по радиусу.All rollers 4 (FIGS. 1 and 2), middle roller 4a (FIGS. 1 and 2) and additional roller 4b (FIGS. 1 and 2) are identical in radius.

Устройство также имеет как минимум один измеритель длины (на фиг. 1 и 2 не показан), связанный с одним из роликов 4 (фиг. 1 и 2), или средним роликом 4а (фиг. 1 и 2), или дополнительным роликом 4б (фиг. 1 и 2).The device also has at least one length gauge (not shown in Figs. 1 and 2) connected to one of the rollers 4 (Figs. 1 and 2), or the middle roller 4a (Figs. 1 and 2), or an additional roller 4b ( Fig. 1 and 2).

В качестве измерителя длины (на фиг. 1 и 2 не показан) может быть применен энкодер (на фиг. 1 и 2 не показан), закрепленный на тяге 6 (фиг. 1 и 2) или на каретке 10 (фиг. 2), ротор которого связан роликом.As a length gauge (not shown in Figs. 1 and 2), an encoder (not shown in Figs. 1 and 2) can be used, mounted on a rod 6 (Figs. 1 and 2) or on a carriage 10 (Fig. 2), the rotor of which is connected by a roller.

В качестве альтернативы энкодеру может быть использован импульсный датчик (на фиг. 1 и 2 не показан), представляющий собой магнитоэлектрический узел.As an alternative to the encoder, a pulse sensor (not shown in Figs. 1 and 2) can be used, which is a magnetoelectric assembly.

Способ заключается в следующем.The method is as follows.

Измерения проводят при продольном перемещении исследуемой длинномерной трубы через неподвижное измерительное устройство или при перемещении измерительного устройства вдоль оси неподвижной трубы.The measurements are carried out during the longitudinal movement of the studied long pipe through a fixed measuring device or when the measuring device is moved along the axis of the fixed pipe.

В процессе измерения при помощи блоков контроля расстояния 2 (фиг. 1 и 2) и расположенного между ними среднего блока контроля расстояния 2а (фиг. 1 и 2), которые установлены в корпусе 1 (фиг. 1 и 2) измерительного устройства, непрерывно определяют взаимное расположение центров двух крайних роликов 4 (фиг. 1 и 2) и среднего ролика 4а (фиг. 1 и 2), каждый их которых находится в постоянном и плотном контакте с наружной поверхностью трубы 3 (фиг. 1 и 2), обеспечиваемом при помощи пружины 5 (фиг. 1 и 2) посредством тяги 6 (фиг. 1 и 2), имеющей возможность двигаться только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса 1 (фиг. 1 и 2) измерительного устройства, что обеспечивается при помощи направляющей 7 (фиг. 1 и 2). Непрерывное определение взаимного расположения центров роликов 4 (фиг. 1 и 2) и среднего ролика 4а (фиг. 1 и 2) проводят путем регистрации сигналов неподвижных датчиков. В качестве этих датчиков могут применяться ползунковые резисторы 8 (фиг. 1) и 8а (фиг. 1) или бесконтактные датчики расстояния 9 (фиг. 2) и 9а (фиг. 2), определяющие положения центров роликов 4 (фиг. 2) и 4а (фиг. 2) путем измерения расстояний до соответствующих кареток 10 (фиг. 2).In the process of measurement using distance control units 2 (Fig. 1 and 2) and the middle distance control unit 2a located between them (Fig. 1 and 2), which are installed in the housing 1 (Fig. 1 and 2) of the measuring device, continuously determine the mutual arrangement of the centers of the two extreme rollers 4 (Fig. 1 and 2) and the middle roller 4a (Fig. 1 and 2), each of which is in constant and tight contact with the outer surface of the pipe 3 (Fig. 1 and 2), provided with using a spring 5 (Fig. 1 and 2) through a rod 6 (Fig. 1 and 2), which can only move in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the body 1 (Fig. 1 and 2) of the measuring device, which is ensured by the guide 7 ( Fig. 1 and 2). Continuous determination of the relative position of the centers of the rollers 4 (Fig. 1 and 2) and the middle roller 4a (Fig. 1 and 2) is carried out by recording signals from stationary sensors. As these sensors, slide resistors 8 (Fig. 1) and 8a (Fig. 1) or contactless distance sensors 9 (Fig. 2) and 9a (Fig. 2) can be used, which determine the positions of the centers of the rollers 4 (Fig. 2) and 4a (FIG. 2) by measuring the distances to the respective carriages 10 (FIG. 2).

Одновременно с определением взаимного расположения центров роликов 4 (фиг. 1 и 2) и среднего ролика 4а (фиг. 1 и 2) измеряют диаметр трубы при помощи среднего блока контроля расстояния 2а (фиг. 1 и 2) и дополнительного блока контроля расстояния 2б (фиг. 1 и 2).Simultaneously with determining the relative position of the centers of the rollers 4 (Fig. 1 and 2) and the middle roller 4a (Fig. 1 and 2), the pipe diameter is measured using the middle distance control unit 2a (Fig. 1 and 2) and an additional distance control unit 2b ( Fig. 1 and 2).

Затем в каждой плоскости измерения по взаимному расположению центров двух роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4) определяют радиус окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого совпадают с центрами двух роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4), и направление изгиба трубы 3 (фиг. 3 и 4), которое на базовом участке, равном расстоянию между центрами роликов 4 (фиг. 3 и 4), может быть определено как «выпуклость по отношению к роликам», или «вогнутость по отношению к роликам», или «отсутствие кривизны».Then, in each measurement plane, according to the relative position of the centers of the two rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 3 and 4), the radius of the circle described around the triangle is determined, the vertices of which coincide with the centers of the two rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 3 and 4), and the direction of bending of the pipe 3 (Fig. 3 and 4), which on the base section, equal to the distance between the centers of the rollers 4 (Fig. 3 and 4), can be determined as "convexity with respect to rollers", or "concavity with respect to rollers", or "lack of curvature".

В одном из вариантов расчета радиус R 1 окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого совпадают с центрами двух крайних роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4) может быть вычислен по формулеIn one of the calculation options, the radius R 1 of a circle circumscribed around a triangle whose vertices coincide with the centers of the two extreme rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 3 and 4) can be calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где L 1 - расстояние между центрами крайних роликов 4 (фиг. 3 и 4);where L 1 - the distance between the centers of the extreme rollers 4 (Fig. 3 and 4);

δ1 - вертикальное смещение крайнего правого ролика 4 (фиг. 3 и 4) относительно среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4), которое определяется по разности показаний соответствующих датчиков;δ 1 - vertical displacement of the rightmost roller 4 (Fig. 3 and 4) relative to the middle roller 4a (Fig. 3 and 4), which is determined by the difference in the readings of the respective sensors;

δ2 - вертикальное смещение крайнего левого ролика 4 (фиг. 3 и 4) относительно среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4), которое определяется по разности показаний соответствующих датчиков;δ 2 - vertical displacement of the leftmost roller 4 (Fig. 3 and 4) relative to the middle roller 4a (Fig. 3 and 4), which is determined by the difference in the readings of the respective sensors;

L 2 - расстояние между центрами крайнего левого ролика 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4). L 2 - the distance between the centers of the leftmost roller 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 3 and 4).

В данном случае функция синуса в знаменателе вышеуказанного выражения заключено под знак модуля с целью получения только положительных значений результатов вычислений.In this case, the sine function in the denominator of the above expression is enclosed under the modulus sign in order to obtain only positive values of the calculation results.

В одном из вариантов расчета направление изгиба трубы 3 (фиг. 3 и 4) на базовом участке, равном расстоянию между центрами крайних роликов 4 (фиг. 3 и 4) может быть определено по величине угла < ABC (фиг. 3 и 4), рассчитываемому по формулеIn one of the calculation options, the direction of pipe bending 3 (Fig. 3 and 4) in the base section, equal to the distance between the centers of the extreme rollers 4 (Fig. 3 and 4) can be determined by the angle < ABC (Fig. 3 and 4), calculated by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом, если < ABC будет больше π, что соответствует фиг. 3, то труба 3 (фиг. 3) будет идентифицирована, как выпуклая по отношению к роликам 4 (фиг. 3), если < ABC будет меньше π, что соответствует фиг. 4, то форма изгиба трубы 3 (фиг. 4) будет распознана, как вогнутая по отношению к роликам 4 (фиг. 4), если < ABC будет равен π, то форма трубы будет распознана, как прямая, т.е. не имеющая кривизну на базовом участке.In this case, if < ABC is greater than π, which corresponds to Fig. 3, then pipe 3 (FIG. 3) will be identified as convex with respect to rollers 4 (FIG. 3) if < ABC is less than π, which corresponds to FIG. 4, then the shape of the bend of pipe 3 (fig. 4) will be recognized as concave with respect to rollers 4 (fig. 4), if < ABC is equal to π, then the shape of the pipe will be recognized as straight, i.e. having no curvature in the base section.

Далее по известному радиусу окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого совпадают с центрами роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 1 и 2), известному диаметру исследуемой трубы 3 (фиг. 3 и 4), известному направлению ее изгиба и известным радиусам роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 1 и 2) вычисляют радиус кривизны оси трубы 3 (фиг. 3 и 4), совпадающей с так называемой нейтральной плоскостью.Further along the known radius of the circle described around the triangle, the vertices of which coincide with the centers of the rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 1 and 2), the known diameter of the investigated pipe 3 (Fig. 3 and 4), known the direction of its bending and the known radii of the rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 1 and 2) calculate the radius of curvature of the axis of the pipe 3 (Fig. 3 and 4), coinciding with the so-called neutral plane.

При этом, согласно фиг. 3, радиус кривизны оси «выпуклой по отношению к роликам» трубы 3 (фиг. 3) составляетMeanwhile, according to FIG. 3, the radius of curvature of the axis "convex with respect to the rollers" pipe 3 (Fig. 3) is

R = R 1 - 0,5 d - r, R \u003d R 1 - 0.5 d - r ,

где d - диаметр трубы, определенный при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика и дополнительного ролика, положения центров которых определяют по показаниям соответственно среднего датчика и дополнительного датчика;where d is the diameter of the pipe, determined using the middle roller and the additional roller installed opposite each other, the positions of the centers of which are determined according to the readings of the middle sensor and the additional sensor, respectively;

r - величина радиуса каждого из роликов 4 (фиг. 3 и 4). r is the value of the radius of each of the rollers 4 (Fig. 3 and 4).

При этом, согласно фиг. 4, радиус кривизны оси «вогнутой по отношению к роликам» трубы 3 (фиг. 4) составляетMeanwhile, according to FIG. 4, the radius of curvature of the axis "concave with respect to the rollers" pipe 3 (Fig. 4) is

R = R 1 + 0,5 · d + r. R \u003d R 1 + 0.5 d + r .

При этом радиус кривизны трубы, которая не имеет изгиба на базовом участке, равном расстоянию между центрами двух роликов 4 (фиг. 3 и 4), равен бесконечности.The radius of curvature of the pipe, which does not have a bend in the base section, equal to the distance between the centers of the two rollers 4 (Fig. 3 and 4), is equal to infinity.

Далее параметры, определенные в более чем одной плоскости измерения, объединяют с целью получения общего радиуса кривизны трубы.Further, the parameters determined in more than one measurement plane are combined to obtain the total radius of curvature of the pipe.

В случае упругого изгиба дополнительно определяют изгибные напряжения по формулеIn the case of elastic bending, bending stresses are additionally determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где E - модуль упругости материала исследуемой длинномерной трубы.where E is the modulus of elasticity of the material of the studied long pipe.

Распределение вдоль длины трубы измеренных значений всех обследуемых параметров, а именно радиусов кривизны, диаметров и изгибных напряжений в ее материале, определяют при помощи измерителя длины (на фиг. 1 и 2 на показан) в качестве которого может использоваться энкодер (на фиг. 1 и 2 не показан) или импульсный датчик (на фиг. 1 и 2 не показан), формирующий в процессе контроля импульсы при вращении прижатого к поверхности трубы ролика так, чтобы при прохождении им по поверхности данной трубы определенного отрезка пути приходился один импульс.The distribution along the length of the pipe of the measured values of all the examined parameters, namely the radii of curvature, diameters and bending stresses in its material, is determined using a length meter (shown in Fig. 1 and 2), which can be used as an encoder (in Fig. 1 and 2 is not shown) or a pulse sensor (not shown in figs. 1 and 2), which generates pulses during the control process when the roller pressed against the surface of the pipe rotates so that when it passes over the surface of this pipe for a certain section of the path, one pulse occurs.

Пример.Example.

На нескольких участках вдоль трубы, находящейся в состоянии упругого изгиба, предложенным способом необходимо провести измерения ее радиусов кривизны и изгибных напряжений, возникающих в ее материале. Наружный диаметр исследуемой трубы составляет 38 мм, а толщина стенки - 3 мм. Труба изготовлена из стали 20 (модуль продольной упругости Е = 206 ГПа)In several sections along the pipe, which is in a state of elastic bending, it is necessary to measure its radii of curvature and bending stresses arising in its material using the proposed method. The outer diameter of the investigated pipe is 38 mm, and the wall thickness is 3 mm. The pipe is made of steel 20 (longitudinal modulus E = 206 GPa)

Трубу 38×3 в состоянии упругого изгиба пропускают через неподвижное измерительное устройство, конструкция которого соответствует схеме на фиг. 1. В качестве измерителя длины (на фиг. 1 не показан) используется энкодер (на фиг. 1 не показан).The 38×3 pipe, in a state of elastic bending, is passed through a fixed measuring device, the design of which corresponds to the scheme in Fig. 1. An encoder (not shown in Fig. 1) is used as a length meter (not shown in Fig. 1).

Радиус каждого из роликов 4 (фиг. 3 и 4) и среднего ролика 4а (фиг. 3 и 4) составляет r = 10 мм. Размеры L 1 (фиг. 3 и 4) и L 2 (фиг. 3 и 4) равны соответственно 200 мм и 100 мм. Величины δ1 (фиг. 3 и 4) и δ2 (фиг. 3 и 4) определяются по мере продольного перемещения исследуемой трубы через неподвижное устройство по показаниям ползунковых резисторов 8 (фиг. 1) и 8а (фиг. 1)The radius of each of the rollers 4 (Fig. 3 and 4) and the middle roller 4a (Fig. 3 and 4) is r = 10 mm. Dimensions L 1 (FIGS. 3 and 4) and L 2 (FIGS. 3 and 4) are 200 mm and 100 mm, respectively. The values of δ 1 (Fig. 3 and 4) and δ 2 (Fig. 3 and 4) are determined as the longitudinal movement of the investigated pipe through a fixed device according to the readings of slide resistors 8 (Fig. 1) and 8a (Fig. 1)

Радиус кривизны и изгибные напряжения в ее материале определяются автоматически при помощи персонального компьютера, используемого для обработки результатов измерений, по следующим зависимостям.The radius of curvature and bending stresses in its material are determined automatically using a personal computer used to process the measurement results, according to the following dependencies.

Для расчета радиуса R 1 (фиг. 3 и 4) используется формулаTo calculate the radius R 1 (Fig. 3 and 4) the formula is used

Figure 00000004
Figure 00000004

Направление изгиба трубы определяется по величине угла < ABC (фиг. 3 и 4), рассчитываемой по формулеThe direction of the pipe bend is determined by the angle < ABC (Fig. 3 and 4), calculated by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

Радиус кривизны оси R (фиг. 3 и 4) трубы вычисляется в зависимости от направления ее изгиба по формулеThe radius of curvature of the axis R (Fig. 3 and 4) of the pipe is calculated depending on the direction of its bending by the formula

R = R 1 ± (0,5d + r). R \u003d R 1 ± (0.5 d + r ).

Знак «-» ставится в том случае, когда труба является выпуклой по отношению к роликам 4 (фиг. 3) и 4а (фиг. 3), т.е. при < ABC > π, а знак «+» ставится в том случае, когда труба является вогнутой по отношению к роликам 4 (фиг. 4) и 4а (фиг. 4), т.е. при < ABC < π.The sign "-" is placed in the case when the pipe is convex in relation to the rollers 4 (Fig. 3) and 4a (Fig. 3), i.e. at < ABC > π, and the “+” sign is placed in the case when the pipe is concave with respect to rollers 4 (Fig. 4) and 4a (Fig. 4), i.e. for < ABC < π.

Диаметр d трубы определяется при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика 4а (фиг. 1) и дополнительного ролика 4б (фиг. 1), положения центров которых определяют по показаниям соответственно среднего датчика 8а (фиг. 1) и дополнительного датчика 8б (фиг. 1).The diameter d of the pipe is determined using the middle roller 4a (Fig. 1) and the additional roller 4b (Fig. 1) installed opposite each other, the positions of the centers of which are determined according to the readings of the middle sensor 8a (Fig. 1) and the additional sensor 8b (Fig. 1).

Изгибные напряжения рассчитываются по формулеBending stresses are calculated by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

В таблице приведены результаты вычислений радиусов кривизны трубы 38×3 и изгибных напряжений в зоне ее максимального прогиба и на расстояниях 1,5 м и 3 м от зоны максимального прогиба.The table shows the results of calculating the radii of curvature of a 38×3 pipe and bending stresses in the zone of its maximum deflection and at distances of 1.5 m and 3 m from the zone of maximum deflection.

Изобретение позволяет измерять радиус кривизны длинномерной трубы и изгибные напряжения в ее материале без учета коэффициентов, определяющих схему ее нагружения, и справочных величин геометрических характеристик поперечного сечения исследуемой трубы.EFFECT: invention makes it possible to measure the radius of curvature of a long pipe and bending stresses in its material without taking into account the coefficients that determine the scheme of its loading, and the reference values of the geometric characteristics of the cross section of the pipe under study.

Таблица
Результаты вычислений радиусов кривизны трубы 38×3 и изгибных напряжений в зоне ее максимального прогиба и на расстояниях 1,5 м и 3 м от зоны максимального прогиба
Table
The results of calculating the radii of curvature of a 38×3 pipe and bending stresses in the zone of its maximum deflection and at distances of 1.5 m and 3 m from the zone of maximum deflection
Зона измеренияMeasurement area Диаметр d, ммDiameter d, mm Вертикальное смещение δ1, ммVertical displacement δ 1 , mm Вертикальное смещение δ2, ммVertical displacement δ 2 , mm Угол ABC, рад.Angle ABC, rad. Радиус R1, мRadius R 1 , m Радиус кривизны оси трубы R, мRadius of curvature of the pipe axis R, m Изгибные напряжения σизг, МПаFlexural stresses σ bend , MPa Зона максимального прогиба (δmax) трубыZone of maximum deflection (δ max ) of the pipe 37,737.7 0,200.20 0,200.20 3,1383.138 25,00025,000 25,02425.024 155,2155.2 1,5 м от δmax 1.5 m from δ max 37,737.7 6,006.00 -5,63-5.63 3,1383.138 27,16427.164 27,18827.188 142,8142.8 3 м от δmax 3 m from δ max 37,937.9 10,6410.64 -10,38-10.38 3,1393.139 39,10139.101 39,12539.125 99,899.8

Claims (20)

1. Способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы, заключающийся в непрерывном определении относительного перемещения трех точек, отличающийся тем, что одновременно с определением относительного перемещения трех точек измеряют диаметр исследуемой трубы, при этом измерение относительного перемещения трех точек и диаметра проводят по меньшей мере в одной плоскости измерения, проходящей через продольную ось исследуемой трубы, при этом три точки, относительное перемещение которых подлежит измерению, совпадают с центрами двух роликов и расположенного между ними среднего ролика, которые установлены на определенных расстояниях друг за другом вдоль продольной оси исследуемой трубы и находятся в постоянном контакте с ее наружной поверхностью в процессе контроля, при этом положение центров роликов определяют по показаниям связанных с ними датчиков, а положение среднего ролика определяют по показаниям связанного с ним среднего датчика, при этом диаметр трубы измеряют при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика и дополнительного ролика, положение центра которого определяют при помощи дополнительного датчика, затем по относительному расположению трех точек, совпадающих с центрами двух роликов и размещенного между ними среднего ролика, вычисляют радиус окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого находятся на этих трех точках, и определяют направление изгиба трубы на базовом участке, равном расстоянию между центрами двух крайних роликов, далее в зависимости от направления изгиба трубы и с учетом измеренных ранее ее диаметра, радиуса окружности, описанной вокруг треугольника, вершины которого находятся на трех точках, совпадающих с центрами двух роликов и размещенного между ними среднего ролика, и по известному радиусу этих роликов и среднего ролика определяют радиус кривизны оси трубы, при этом в случае ее упругого изгиба дополнительно проводят расчет изгибных напряжений, при этом измерения проводят как при перемещении всех датчиков, в том числе среднего и дополнительного датчиков, вдоль продольной оси неподвижной трубы, так и при продольном перемещении трубы относительно неподвижных датчиков, в том числе среднего и дополнительного датчиков.1. A method for measuring the radius of curvature of a long pipe, which consists in continuously determining the relative displacement of three points, characterized in that, simultaneously with determining the relative displacement of the three points, the diameter of the investigated pipe is measured, while the measurement of the relative displacement of the three points and the diameter is carried out in at least one plane measurement passing through the longitudinal axis of the test pipe, while the three points, the relative movement of which is to be measured, coincide with the centers of two rollers and the middle roller located between them, which are installed at certain distances one after another along the longitudinal axis of the test pipe and are in constant contact with its outer surface in the control process, while the position of the centers of the rollers is determined by the readings of the sensors associated with them, and the position of the middle roller is determined by the readings of the middle sensor associated with it, while the pipe diameter is measured using the installed x opposite each other of the middle roller and the additional roller, the position of the center of which is determined using an additional sensor, then, by the relative arrangement of three points coinciding with the centers of the two rollers and the middle roller located between them, calculate the radius of the circle described around the triangle, the vertices of which are located on these three points, and determine the direction of the pipe bend in the base section, equal to the distance between the centers of the two extreme rollers, then depending on the direction of the pipe bend and taking into account its previously measured diameter, the radius of the circle described around the triangle, the vertices of which are located at three points, coinciding with the centers of the two rollers and the middle roller placed between them, and from the known radius of these rollers and the middle roller, the radius of curvature of the pipe axis is determined, while in the case of its elastic bending, bending stresses are additionally calculated, while measurements are carried out as when moving all sensors, including after the middle and additional sensors, along the longitudinal axis of the fixed pipe, and during the longitudinal movement of the pipe relative to the fixed sensors, including the middle and additional sensors. 2. Способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы по п.1, отличающийся тем, что радиус кривизны оси трубы рассчитывают по формуле2. A method for measuring the radius of curvature of a long pipe according to claim 1, characterized in that the radius of curvature of the pipe axis is calculated by the formula
Figure 00000006
Figure 00000006
где L 1 - расстояние между центрами двух крайних роликов;where L 1 - the distance between the centers of the two extreme rollers; δ 1 - вертикальное смещение крайнего правого ролика относительно среднего ролика, которое определяется по разности показаний соответствующих датчиков; δ 1 - vertical displacement of the rightmost roller relative to the middle roller, which is determined by the difference in the readings of the respective sensors; δ 2 - вертикальное смещение крайнего левого ролика относительно среднего ролика, которое определяется по разности показаний соответствующих датчиков; δ 2 - vertical displacement of the leftmost roller relative to the middle roller, which is determined by the difference in the readings of the respective sensors; L 2 - расстояние между центрами крайнего левого ролика и среднего ролика; L 2 - distance between the centers of the leftmost roller and the middle roller; d - диаметр трубы, определенный при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика и дополнительного ролика, положения центров которых определяют по показаниям соответственно среднего датчика и дополнительного датчика, d is the diameter of the pipe, determined using the middle roller and the additional roller installed opposite each other, the positions of the centers of which are determined according to the readings of the middle sensor and the additional sensor, respectively, r - величина радиуса каждого из роликов, r - the value of the radius of each of the rollers, при этом после первого слагаемого, представленного в данном выражении в виде дроби, указывают знак «-» в том случае, если труба является выпуклой по отношению к роликам, а знак «+» - в том случае, если труба является вогнутой по отношению к роликам.at the same time, after the first term, presented in this expression as a fraction, the sign "-" is indicated if the pipe is convex with respect to the rollers, and the sign "+" is indicated if the pipe is concave with respect to the rollers . 3. Способ измерения радиуса кривизны длинномерной трубы по п.1, отличающийся тем, в случае упругого изгиба изгибные напряжения рассчитывают по формуле3. A method for measuring the radius of curvature of a long pipe according to claim 1, characterized in that in the case of elastic bending, the bending stresses are calculated by the formula
Figure 00000007
Figure 00000007
где E - модуль упругости материала исследуемой длинномерной трубы;where E is the modulus of elasticity of the material of the studied long pipe; d - диаметр трубы, определенный при помощи установленных друг напротив друга среднего ролика и дополнительного ролика, положения центров которых определяют по показаниям соответственно среднего датчика и дополнительного датчика; d is the diameter of the pipe, determined using the middle roller and the additional roller installed opposite each other, the positions of the centers of which are determined according to the readings of the middle sensor and the additional sensor, respectively; R - радиус кривизны оси трубы. R is the radius of curvature of the pipe axis. 4. Устройство для измерения радиуса кривизны длинномерной трубы, включающее три датчика, расположенных на определенных расстояниях друг за другом вдоль продольной оси исследуемой трубы, отличающееся тем, что устройство состоит из корпуса, в котором размещены все три датчика, среди которых средний датчик расположен в средней части корпуса на произвольном расстоянии от одного из крайних датчиков, и дополнительный датчик, установленный напротив среднего датчика, при этом датчики входят в состав блоков контроля расстояния, каждый из которых включает также тягу, на одном конце которой установлен ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом средний датчик входит в состав среднего блока контроля расстояния, который включает также тягу, на одном конце которой установлен средний ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом дополнительный датчик входит в состав дополнительного блока контроля расстояния, установленного напротив среднего блока контроля расстояния, при этом дополнительный блок контроля расстояния включает также тягу, на одном конце которой установлен дополнительный ролик, направляющую, необходимую для обеспечения свободного перемещения тяги только в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса, и пружину, один опорный торец которой опирается на другой конец тяги, а второй - на внутреннюю поверхность корпуса или другую деталь, зафиксированную от перемещений, при этом устройство включает как минимум один измеритель длины, связанный с роликом, или средним роликом, или дополнительным роликом.4. A device for measuring the radius of curvature of a long pipe, including three sensors located at certain distances one after another along the longitudinal axis of the investigated pipe, characterized in that the device consists of a housing in which all three sensors are placed, among which the middle sensor is located in the middle parts of the body at an arbitrary distance from one of the extreme sensors, and an additional sensor installed opposite the middle sensor, while the sensors are part of the distance control blocks, each of which also includes a rod, at one end of which a roller is installed, a guide necessary to ensure free movement of the rod only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and a spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second on the inner surface of the housing or another part fixed from movement, while the middle sensor is part of the middle distance control unit , which includes the also a rod, at one end of which a middle roller is installed, a guide necessary to ensure free movement of the rod only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and a spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second on the inner surface of the housing or another a part fixed from movement, while the additional sensor is part of an additional distance control unit installed opposite the middle distance control unit, while the additional distance control unit also includes a rod, at one end of which an additional roller is installed, a guide necessary to ensure free movement thrust only in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and a spring, one supporting end of which rests on the other end of the rod, and the second - on the inner surface of the housing or other part fixed from movement, while the device includes at least one length gauge, connecting combined with a roller, or a middle roller, or an additional roller. 5. Устройство для измерения радиуса кривизны длинномерной трубы по п.4, отличающееся тем, что в качестве датчиков, среднего датчика и дополнительного датчика используются ползунковые резисторы, подвижный элемент каждого из которых соединен с соответствующей тягой.5. A device for measuring the radius of curvature of a long pipe according to claim 4, characterized in that sliding resistors are used as sensors, an average sensor and an additional sensor, the movable element of each of which is connected to a corresponding rod. 6. Устройство для измерения диаметра и радиуса кривизны длинномерной трубы по п.4, отличающееся тем, что в качестве датчиков, среднего датчика и дополнительного датчика используются бесконтактные датчики расстояния, при этом устройство дополнительно снабжено кареткой.6. A device for measuring the diameter and radius of curvature of a long pipe according to claim 4, characterized in that non-contact distance sensors are used as sensors, the middle sensor and the additional sensor, while the device is additionally equipped with a carriage. 7. Устройство для измерения радиуса кривизны длинномерной трубы по п.4, отличающееся тем, что в качестве измерителя длины используется энкодер.7. A device for measuring the radius of curvature of a long pipe according to claim 4, characterized in that an encoder is used as a length meter. 8. Устройство для измерения радиуса кривизны длинномерной трубы по п.4, отличающееся тем, что в качестве измерителя длины используется импульсный датчик.8. A device for measuring the radius of curvature of a long pipe according to claim 4, characterized in that a pulse sensor is used as a length meter.
RU2021112950A 2021-05-05 Method for measurement of radius of curvature of long-length tube, and device for its implementation (options) RU2790885C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021112950A RU2021112950A (en) 2022-11-07
RU2790885C2 true RU2790885C2 (en) 2023-02-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU653801A1 (en) * 1976-04-09 1981-08-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамениинститут Химического Машиностроения Method of measuring curvature radius of bent billet
RU2108423C1 (en) * 1994-04-26 1998-04-10 Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта Method for checking condition of railway track
RU66511U1 (en) * 2007-04-25 2007-09-10 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF FORM OF LARGE-SIZED ROTATION DETAILS
RU2592733C2 (en) * 2014-12-09 2016-07-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "ТРАНСНЕФТЬ" Method of measuring radius of curvature of pipeline by data of geodesic measurements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU653801A1 (en) * 1976-04-09 1981-08-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамениинститут Химического Машиностроения Method of measuring curvature radius of bent billet
RU2108423C1 (en) * 1994-04-26 1998-04-10 Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта Method for checking condition of railway track
RU66511U1 (en) * 2007-04-25 2007-09-10 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF FORM OF LARGE-SIZED ROTATION DETAILS
RU2592733C2 (en) * 2014-12-09 2016-07-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "ТРАНСНЕФТЬ" Method of measuring radius of curvature of pipeline by data of geodesic measurements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3346228B1 (en) Shape measurement device
KR102278688B1 (en) Measuring unit for measuring the bending radius and the forwarding of a workpiece in a bending machine
US6453730B2 (en) Surface texture measuring instrument, surface texture measuring method and stylus radius measuring instrument
CN110160464B (en) Device for measuring cylindricity of inner hole and application method thereof
US3795055A (en) Apparatus for dimensional testing of nominally cylindrical workpieces
JP2011007587A (en) Apparatus for measuring steel pipe dimensions
RU2790885C2 (en) Method for measurement of radius of curvature of long-length tube, and device for its implementation (options)
DK142661B (en) Apparatus for measuring the internal dimensions of a pipeline.
KR20130142608A (en) Device for inspecting pipe
CN106969740B (en) Hole verticality measuring device and system
RU2749145C1 (en) Device for automated control of parameters of internal geometry of torpedo tubes
CN111272088A (en) Measuring algorithm for profile pitch diameter of sliding block of rolling linear guide rail pair
Edmonds et al. A three-dimensional relocation profilometer stage
RU2471145C1 (en) Method of controlling accuracy parameters of end faces of body of rotation type articles
Ouyang et al. Ball array calibration on a coordinate measuring machine using a gage block
JPH06307845A (en) Roll alignment measuring method
CN207215170U (en) A kind of full-scale aluminium drill pipe detecting system
RU2021112950A (en) Method for measuring the radius of curvature of a long pipe and a device for its implementation (options)
JPWO2005093366A1 (en) Curvature radius measuring device
CN207395594U (en) A kind of bearing outside diameter fixes check device
RU2134404C1 (en) Superposed roundness gage
RU2802456C1 (en) Angle meter with sliding supports
CN113532287B (en) DIC-based method for measuring relative slippage of spiral members of marine flexible pipeline
RU2819109C1 (en) Method of controlling alignment of shafts
JPS63173908A (en) Apparatus for measuring difference in level