应用于管柱力学行为研究的实验装置

摘要

本实用新型公开了一种应用于管柱力学行为研究的实验装置，解决了现有实验装置不能精确同步施加拉压弯扭等载荷的问题。装置集成了拉、压、弯、扭等不同载荷的加载与测试机构，并使用轴承隔离的方式对拉扭组合加载的互相影响进行消除，测试端采用双传感器合并输出的方式进行拉扭载荷的信号采集与处理。此装置能实现拉压、弯曲、扭转等载荷的同步加载与测试，根据油田管柱在现实中使用情况对各部分进行了比例缩放，得到在给定载荷情形下油田管柱的真实变形情况。

主权项

一种应用于管柱力学行为研究的实验装置，包括机架、试件及其密封系统、加载与传动系统及控制系统，其特征在于：所述机架，包括主受力柱、两根辅助导向立柱及下台板，主受力柱与两根辅助导向立柱通过抗扭支撑架连接形成三脚架结构，三脚架结构与下台板固定连接；所述试件及其密封系统，包括两块固定板，石英玻璃套管、内钢油管及套管密封总成；所述固定板连接在两辅助导向立柱之间，石英玻璃套管的两端分别利用套管密封总成锁定在两固定板之间；所述内钢油管置于石英玻璃套管中心，内钢油管下端通过固定在下台板上的下三爪卡盘夹紧固定，上端通过上三爪卡盘夹紧固定；所述加载与传动系统，包括拉压力加载与传动系统、扭矩载荷加载与传动系统、抗拉扭载荷相互影响系统及弯矩载荷加载与传动系统；所述拉压力加载与传动系统，包括第一电机减速器、顶横梁、第一轴承箱总成、滚珠丝杠总成、上移动梁及直线轴承，所述顶横梁水平固定在两辅助导向立柱之间，第一电机减速器固定在顶横梁正中，上移动梁两端通过直线轴承连接在机架的两辅助导向立柱间；第一电机减速器的输出轴与第一轴承箱总成的传动轴键连接，第一轴承箱总成的传动轴下端与滚珠丝杠总成的上端固定连接，滚珠丝杠总成的下端固定在上移动梁上；所述扭矩载荷加载与传动系统，包括下移动梁、第二电机减速器、减速器安装梁、扭矩传感器、驱动轴、移动导柱，所述下移动梁固定连接在两辅助导向立柱之间，两辅助导向立柱之间通过直线轴承还连接有减速器安装梁，在减速器安装梁中心固定第二电机减速器，第二电机减速器的输出轴通过第一联轴节与扭矩传感器固定连接，扭矩传感器的下端通过第二联轴节与驱动轴固定连接，驱动轴的下端穿过下移动梁；所述上移动梁的下面还固定两根移动导柱，移动导柱的另一端固定在下移动梁上；所述抗拉扭载荷相互影响系统，包括第二轴承箱总成，所述第二轴承箱总成固定在驱动轴上，驱动轴末端与上三爪卡盘固结；所述弯矩载荷加载与传动系统，包括电动推缸安装总成，该电动推缸安装总成包括电动推缸、钢丝、S型力传感器及玻璃管接头，电动推缸由定位环固定在主受力柱上，玻璃管接头套接在石英玻璃套管上，玻璃管接头体上设置钢丝孔，钢丝的一端系在内钢油管上，并从玻璃管接头的钢丝孔中伸出，钢丝另一端与S型力传感器相连，S型力传感器的另一端与电动推缸的输出端固定连接；所述控制系统，包括计算机、负荷传感器连接总成、扭矩传感器、拉扭传感器，所述负荷传感器连接总成，包括负荷传感器、连接板，连接板左右两端螺栓连接负荷传感器，并用螺母锁紧，将负荷传感器固定在下移动梁的底部，连接板中部设置法兰连接孔，第二轴承箱总成上端以法兰连接形式与负荷传感器总成连接；所述拉扭传感器的底端固定在下台板上，其上端通过卡盘连接件与下三爪卡盘固定连接。