一种连续管承载能力实验机的制作方法

本实用新型涉及一种连续管承载能力实验机；属连续管承载能力实验技术领域。

背景技术：

连续管是主要用于油气田修井、测井、钻井等方面的专用钢管,由于在进行上述作业时具有作业速度快、效率高、占地小、安全可靠、节约施工费用等优点，已经在世界范围内得到了广泛的应用。但是现有连续管由于其材质的原因，连续管进行几次作业后就进行了报废处理，导致了世界上每年连续管的消耗量为近500万米。针对这一情况，国内外都研制出了许多类型的连续管实验机来模拟预测连续管承载能力和分析连续管抗低周疲劳特性和失效机理。它们大多只考虑到弯曲载荷和内压的施加，忽略了轴向载荷、挤压载荷和扭矩载荷，对于在深井工况下承受拉、压、扭、弯组合载荷作用的连续管，这些实验机就不适用了。因此，需要一种连续管多组载荷耦合实验机，以用于研究包括深井工况在内的多种工况条件下的连续管承载能力，从而为连续管承载能力预测模型的建立提供更精准的依据。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种适用于在拉、压、弯、扭单独或组合加载作用下，对连续管承载能力进行精准预测的连续管承载能力实验机。

本实用新型的技术方案是：

一种连续管承载能力实验机，包括机架、矫直板、弧形板、固定夹紧装置、弯曲装置和扭力装置，其特征是，机架顶部通过台架面板装有弯曲装置，弯曲装置一侧的机架上装有固定夹紧装置，弯曲装置与固定夹紧装置之间的机架上并列安装有矫直板和弧形板，固定夹紧装置一侧的机架上装有尾部固定套，尾部固定套与固定夹紧装置之间的机架上装有拉伸载荷装置，拉伸载荷装置一侧的机架上装有扭力装置，所述的弧形板上装有计数传感器，固定夹紧装置一侧设置有应变片，计数传感器和应变片分别与监控中心连接。

所述的弯曲装置由卧式液压缸、滑轨、弯曲架和V型滚轮构成，滑轨通过固定脚固定安装在台架面板上，滑轨一端通过机架固定安装有卧式液压缸，滑轨上滑动安装有弯曲架， 卧式液压缸通过活塞杆与弯曲架连接，弯曲架上通过安装轴对称安装有V型滚轮；所述的弯曲架为矩形框架体。

所述的固定夹紧装置由装配架、固定夹紧头、活动夹紧头和可读数液压千斤顶C构成，装配架的一端通过固定块固定安装有固定夹紧头，装配架的另一端通过滑动块活动安装有活动夹紧头，滑动块一侧的装配架内固定安装有可读数液压千斤顶C，可读数液压千斤顶C与滑动块连接，所述的装配架为矩形框架体。所述的固定夹紧头和活动夹紧头分别为圆弧形。

所述的扭力装置由扭力气缸、曲柄连杆、左卡头、右卡头和转柄构成，左卡头和右卡头之间通过螺栓相互连接，右卡头上设置有转柄，卡头和右卡头的一侧设置有扭力气缸，扭力气缸的活塞杆端头固装有曲柄连杆，曲柄连杆通过销轴与转柄连接。

所述的拉伸载荷装置由可读数液压千斤顶A、可读数液压千斤顶B、拉伸滑杆和拉伸套构成，机架上通过滑块滑动安装有拉伸滑杆，拉伸滑杆的中间部位固定安装有拉伸套，拉伸套的两侧通过机架对称固装有可读数液压千斤顶A和可读数液压千斤顶B，可读数液压千斤顶A和可读数液压千斤顶B分别与拉伸滑杆接触连接。

所述的尾部固定套和拉伸套分别为圆筒体，尾部固定套和拉伸套的一端设置有翼缘，翼缘圆周上均布有固定孔。

所述的拉伸套的圆周上均布有顶紧螺栓。

本实用新型的有益效果在于：

该连续管承载能力实验机可以用来检测实验件在拉、压、弯、扭单独或组合加载作用下的承载能力，不仅适用于只考虑弯曲载荷和内应力的一般工况，同时适用于连续管在深井工作时承受组合载荷的特殊工况，能为预测连续管承载能力和分析连续管抗低周疲劳特性和失效机理提供更精确的数据。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图；

图2为本实用新型的弯曲装置的结构示意图；

图3为本实用新型的拉伸载荷装置的结构示意图。

图中：1、机架，2、矫直板，3、弧形板，4、台架面板，5、卧式液压缸，6、滑轨，7、弯曲架，8、V型滚轮，9、实验件（连续管），10、装配架，11、固定夹紧头，12、活动夹紧头，13、可读数液压千斤顶C，14、尾部固定套，15、可读数液压千斤顶A，16、可读数液压千斤顶B，17、拉伸滑杆，18、拉伸套，19、顶紧螺栓，20、扭力气缸，21、曲柄连杆，22、左卡头，23、右卡头，24、转柄，25、销轴，26、应变片，27、活动连接头。

具体实施方式

该连续管承载能力实验机包括机架1、矫直板2、弧形板3、固定夹紧装置、弯曲装置和扭力装置，机架1顶部通过台架面板4装有弯曲装置。弯曲装置由卧式液压缸5、滑轨6、弯曲架7和V型滚轮8构成，滑轨6通过固定脚固定安装在台架面板4上，滑轨6一端通过机架1固定安装有卧式液压缸5，滑轨6上滑动安装有弯曲架7，弯曲架7为矩形框架体。卧式液压缸5通过活塞杆与弯曲架7连接，工作过程中，在卧式液压缸5作用下，弯曲架7在滑轨6上往复运动；弯曲架7上通过安装轴对称安装有V型滚轮8。

弯曲装置一侧的机架1上装有固定夹紧装置。固定夹紧装置由装配架10、固定夹紧头11、活动夹紧头12和可读数液压千斤顶C13构成，装配架10为矩形框架体;装配架10的一端通过固定块固定安装有固定夹紧头11，装配架10的另一端通过滑动块活动安装有活动夹紧头12，滑动块一侧的装配架10内固定安装有可读数液压千斤顶C13，可读数液压千斤顶C13与滑动块连接，弯曲装置的固定夹紧头11和活动夹紧头12分别为圆弧形；其与实验件9的圆周对应，工作过程中，在可读数液压千斤顶C13的作用下，滑动块带动活动夹紧头12向固定夹紧头11处移动，从而在固定夹紧头11的配合下夹紧（抱紧）实验件9，实现将实验件9固定夹紧的目的。

弯曲装置与固定夹紧装置之间的机架1上并列安装有矫直板2和弧形板3，矫直板2和弧形板3之间设置有间距，用于实验件9的穿过。固定夹紧装置一侧的机架1上装有尾部固定套14，尾部固定套14与固定夹紧装置之间的机架1上装有拉伸载荷装置，拉伸载荷装置由可读数液压千斤顶A15、可读数液压千斤顶B16、拉伸滑杆17和拉伸套18构成，机架1上通过滑块滑动安装有拉伸滑杆17，拉伸滑杆17的中间部位固定安装有拉伸套18，拉伸套18的两侧通过机架1对称固装有可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16，可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16分别与拉伸滑杆17接触连接。尾部固定套14和拉伸套18分别为圆筒体，尾部固定套14和拉伸套18的一端设置有翼缘，翼缘圆周上均布有固定孔，用于装配时固定螺栓的穿过。拉伸套18的圆周上均布有顶紧螺栓19。工作时，实验件9由拉伸套18穿过，通过转动顶紧螺栓19可将实验件9相对拉伸套18顶紧固定，在可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16对拉伸滑杆17的顶推作用下，拉伸套18即可对实验件9进行拉伸载荷试验。

拉伸载荷装置一侧的机架1上装有扭力装置，扭力装置由扭力气缸20、曲柄连杆21、左卡头22、右卡头23和转柄24构成，左卡头22和右卡头23之间通过螺栓相互连接，右卡头23上设置有转柄24，左卡头22和右卡头23的一侧设置有扭力气缸20，扭力气缸20的活塞杆端头固装有曲柄连杆21，曲柄连杆21通过销轴25与转柄24连接，试验过程中，在扭力气缸20的作用下，通过曲柄连杆21、转柄24、左卡头22和右卡头23可带动实验件9周向转动，从而实现实验件9的扭力测试。

该连续管承载能力实验机的弧形板3上装有计数传感器，固定夹紧装置一侧设置有应变片26，计数传感器和应变片26分别与监控中心连接。

该连续管承载能力实验机在对实验件9（连续管）进行拉、压、弯、扭单独或组合加载作用下的承载能力测试时，首先将实验件9安装于该连续管承载能力实验机上，具体步骤为：

1）、将实验件9一端端头进行加工封堵，并保证封堵的密封性，实验件9另一端端头装配活动连接头27；然后将实验件9由尾部固定套14依次穿过扭力装置、拉伸载荷装置、固定夹紧装置后，再由矫直板2和弧形板3之间穿过，然后穿过弯曲装置的两个V型滚轮8后，即告实验准备完成，其中，实验件9通过活动连接头27与增压泵和水源连通，固定夹紧装置通过固定夹紧头11和活动夹紧头12将实验件9夹紧，夹紧力通过可读数液压千斤顶C13控制，拉伸载荷装置通过转动顶紧螺栓19将实验件9固定，扭力装置通过左卡头22和右卡头23将实验件9固定，并在固定夹紧装置和拉伸载荷装置之间的实验件9上装上（粘贴）应变片26。

2）、上述准备完成后，通过增压泵在实验件9内注入高压液体，启动卧式液压缸5带动弯曲架7沿滑轨6往复运动，从而使实验件9在矫直板2和弧形板3之间被弯曲和矫直，由此实现实验件9施加载荷的单一弯曲实验，实验过程中通过弧形板3的计数传感器将弯曲次数信号反馈到监控中心，弯直次数小于10⁷；施加载荷的单一弯曲实验过程中；弧形板3可限制实验件9的最大弯曲度；由于实验件9可相对于两个V型滚轮8可滑动，同时在滑轨6的作用下，卧式液压缸5所施加的弯曲力始终垂直于实验件9，由此可获得一个准确的试验数据。

3）、启动可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16，由于可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16分别与拉伸滑杆17接触连接，且拉伸套18通过转动顶紧螺栓19将实验件9相对拉伸套18顶紧固定，可读数液压千斤顶A15和可读数液压千斤顶B16启动后，推动拉伸滑杆17移动，即可实现实验件9施加载荷的单一轴向拉伸实验，轴向拉伸实验过程中，通过可读数液压千斤顶A15、可读数液压千斤顶B16上的压力表和贴在实验件9上的应变片26确定轴向拉伸载荷值，拉伸载荷值为0-100KN。

4）、实验件9通过固定夹紧装置夹紧固定过程中，可读数液压千斤顶C13通过滑动块带动活动夹紧头12向固定夹紧头11处移动时，可对实验件9进行挤压，从而实现实验件9施加载荷的单一挤压实验，可读数液压千斤顶C13的挤压载荷值为0-100MPa；挤压载荷值通过可读数液压千斤顶C13上的压力表确定。

5）、启动扭力气缸20；通过曲柄连杆21、转柄24、左卡头22和右卡头23可带动实验件9周向转动，从而实现实验件9的扭力试验。实验数据由扭力气缸20上的压力传感器将信号反馈到监控中心，扭矩载荷值为0-10000N·m。

6）、该连续管承载能力实验机通过增压泵使实验件9内部产生内压，即实现实验件9单一内压载荷的施加实验，并通增压泵供压设备管路上的压力表将信号反馈到监控中心，内压值为0-100MPa。

当上述弯曲载荷、轴向拉伸载荷、扭矩载荷、挤压载荷和内压同时加载时，即可实现实验件9多组载荷耦合加载，同时得出上述多组载荷耦合加载下实验件9连续弯直次数、拉伸载荷、挤压载荷、扭矩载荷和内压载荷。

该连续管承载能力实验机可以用来检测实验件在拉、压、弯、扭单独或组合加载作用下的承载能力，不仅适用于只考虑弯曲载荷和内应力的一般工况，同时适用于连续管在深井工作时承受组合载荷的特殊工况，能为预测连续管承载能力和分析连续管抗低周疲劳特性和失效机理提供更精确的数据。