专利名称：管卷曲负载模拟器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及管的卷曲，并且更具体地涉及管卷曲负载模拟器。
背景技术：
迄今为止，在管卷曲加工过程中只有有限的装置用来测验给定钢管线构造组件的性能。所要测验的组件通常是通过具有或没有某类弹性涂层的单一碳钢管的对接焊接来结合的管接头，或内部还包有耐腐蚀合金(CRA)的那种碳钢管或被称为“管中管”的双壁管组件。测验这类管线构造的试件以证明其适于由管卷曲加工安装的方式安装的包括简单弯曲测验，其中管组件试件*通过在试件的自由端施加单一剪切载荷而在钢成形装置上被弯曲，由此使得固
定在该成形装置基部的试件被拉成与成形装置一致的形状；*通过在试件的每个端部施加单一剪切载荷而在钢成形装置上被弯曲；或者*使用简单的3点或4点相对剪切载荷条件来弯曲。可使用实际管卷曲容器来进行全方位测验。然而，这种全方位测验需要大量的样本管和用于卷好的管线构造装置的专用容器的费时操作。钢管构造的卷曲包括将管的钢壁弯曲到塑性区。目前用来预测被卷曲进入塑性极限的管构造的性能和剩余整体性的分析和数字方法是近似值。这是因为在卷曲过程中管构造的塑性性能是由实际材料属性、精确材料尺寸以及难以精确数字地或分析地模型化的边界负载条件的集体效应控制的。在线性(非塑性)范围内的任何结构性负载中，应变状态与负载的路径和顺序无关的。在任何非线性塑性问题中，应力和应变的状态是高度依赖于用来达到所需状态的变形模式的路径和顺序。因此，在弯曲到塑性极限时，负载施加到结构的顺序受性能的影响。为了使物理测验提供有意义结果，测验装置必须尽可能精确复制测验所设想的实际工作状态。测验暴露于管卷曲应变的管构造的现有技术无法精确复制在管卷曲加工过程中实际产生的轴向拉力和弯矩以及剪力。实际负载状态的不精确表示会导致对管构造性能的错误实验判断。在执行卷好的管线构造项目过程中，错误测验判断导致无法预测的损失，导致计划延误、商业上的以及可能的实际损失。因此，可以看到需要有精密地模拟卷管的实际工业加工以允许验证所要卷曲的管线构造的设计的测验装置。

发明内容
本发明解决上述需求并提出被用来通过精确受控的负载将管试件限制和偏转成预定形状的元件布置。刚性框架包括与管试件一端连接的可移动管弯曲成形件以及与管试件第二端连接的转动工作台。以测力计的形式提供用来估计在管弯曲成形件上拖拉管试件所使用的驱动力矩的装置。转动工作台与行进管端部车座座组合使用以在管试件被管弯曲成形件弯曲时在同一平面在管试件中产生弯矩。给定管构造的模拟卷曲的计算机分析将产生在管的行进管端部的点到达与卷筒接触时在该点处的卷曲拉力、剪力以及弯矩预测。这些预测的拉力、剪力以及弯矩可接着通过本发明应用到试件上，且试件在这些条件下的反应被观察、测量并与计算机分析对比。在所附权利要求书中具体指出本发明的各种创新性特征并形成本发明的一部分。为了更好地理解本发明、以及通过其使用可实现的其操作优点，参考形成本发明的一部分的附图和说明内容，其中示出本发明的较佳实施例。


附图构成本说明书的一部分，且其中在附图中示出的附图标记在所有附图中表示相同或相应部分。图I是本发明的示意性说明图。图2是管弯曲成形件的更详细视图。
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图3和图4是将管附连到管弯曲成形件的装置细节图。图5是示出本发明的在管行进端的部分的细节图。图6不出管试件弯曲后的本发明。图7是在马达驱动装置和管弯曲成形件之间配合的细节图。
具体实施例方式如图I所示，管卷曲负载模拟器10通常包括刚性框架12、管弯曲成形件14、用于在弯曲操作过程中固定管17的每个端部的装置16和22、梁18、工作台20以及用于确定在管弯曲成形件上拖拉管17所用的驱动力矩的装置24。刚性框架12由诸如钢的任何合适材料构成，实施例中示出的是L形的且可包括一根或多根交叉撑杆30。在本实施例中示出的是两根。交叉撑杆的数量将依赖于所要弯曲的管试件的尺寸和将管弯曲所需的杠杆作用。虽然示出L形框架，但必须理解的是也可使用其它合适的形状。管弯曲成形件14基本上是饼形的，其具有枢转地安装在刚性框架12的一条腿上的用附图标记32标示的窄端。为了在操作过程中提供管弯曲成形件14的一致性移动，弧形导轨26附连在交叉撑杆30之间。管弯曲成形件14通过诸如未示出的辊子的任何合适装置与导轨26配合以在其上移动。如图1、6以及图7的细节图所示，马达驱动装置安装在交叉撑杆30上且具有与管弯曲成形件14上的齿轮44配合的驱动齿轮42。马达驱动装置34较佳地安装在销36上以将马达驱动装置34保持在交叉撑杆30位置上但允许在销36上限定范围内转动。马达驱动装置34在操作过程中驱动管弯曲成形件14以使管17在管弯曲成形件14的弧形端上弯曲。以测力计38形式提供用于确定在管弯曲成形件14上拖拉管试件17所使用的驱动力矩的装置，该测力计38安装在马达驱动装置34上或邻近马达驱动装置34的交叉撑杆30上的凸片40上使得测力计38在马达驱动装置34和凸片40之间，且在管弯曲操作过程中，马达驱动装置34的旋转力将压力作用在，马达驱动装置34和凸片40之间的测力计38上。
用于在弯曲操作过程中固定管17的每个端部的装置16和22的每个包括座46，座46具有用于安装到管弯曲成形件14或工作台20上的法兰盘48。螺柱50和螺母52用来将座46固定在管弯曲成形件14和工作台20上。螺柱和螺母允许根据需要调节高度。定心环54用来正确地将管17放在座46的中心。用附图标记56标示的梁18枢转地安装在刚性框架12上且定位成与管弯曲成形件14的枢转装置32间隔开。车58安装在梁18上以沿梁长度方向有选择移动。上文提到的工作台20安装在车58上以可在其上转动。用于固定管一端的装置22安装在工作台20上。车58通过在图I和5-6中所示的气缸和活塞60可选择地沿梁18移动。气缸和活塞60在梁18上安装到位且附连到车58上以有选择地移动车58和安装在车58上的工作台20。如图I和5-6中所示，在车58上安装到位的液压活塞和液压缸62附连在工作台20的对侧上以将弯曲力偶通过连接装置22施加到与其配合的工作台20和管17上。拖拉装置64安装在框架12上且具有连接在拖拉装置64和梁18之间用来在操作过程中移动梁18及其关联装置的线66。在操作过程中，管试件17具有插入座16和22中的每个端部。座然后分别安装在管弯曲成形件14和工作台20上且高度可调节。马达驱动装置34用来沿图I中箭头标示的方向转动管弯曲成形件14以使管17在管弯曲成形件14上弯曲。在这个弯曲运动过程中，气缸和活塞60以及拖拉装置64用来使梁沿图I中箭头标示的方向转动，而车58上的液压缸/活塞62用来转动工作台20且将弯曲力偶施加到工作台20和管17上。这些移动都是已知的力。如图7中所示，测力计38用来确定在马达驱动装置34的作用下弯曲管17所需的驱动力矩。本发明提供关于先前所使用的测验弯曲管的装置的多个优点。可容易计算将管卷曲所用的力矩。在管的不会立即接触管卷筒的端部上的弯曲力偶的产生补充先前所用测验装置缺失的弯曲因素。在卷曲过程中管试件中的精确弯曲力偶和轴向拉力的产生将允许在模拟工业负载下观察管构造的性能以消除或大大减少对将给定管构造弯曲成卷的能力的错误判断。尽管以上已经示出和描述了本发明的各具体实施例和/或细节来说明本发明原理的应用，但应当理解，本发明可如权利要求书中更完整描述那样来实施，或者以本领域的技术人员所已知的其它方式来实施(包括任何和所有的等同物)，而不偏离这些原理。
权利要求
1.一种用于弯曲具有第一和第二端的管试件的管卷曲负载模拟器，包括 a、刚性框架； b、枢转地安装在所述刚性框架上的管弯曲成形件； C、用于将所述管试件的所述第一端连接到所述管弯曲成形件的装置； d、梁，所述梁在与所述管弯曲成形件隔开的位置上枢转地附连到所述刚性框架上； e、工作台，所述工作台安装在所述梁上以在所述梁上转动和平移； f、用于将所述管试件的所述第二端连接到所述工作台的装置； g、用于驱动所述管弯曲成形件的装置；以及 h、用于确定在所述管弯曲成形件上拖拉所述管试件所使用的驱动力矩的装置。
2.如权利要求I所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于用于确定所述驱动力矩的所述装置包括与用于驱动所述管弯曲成形件的所述装置配合的测力计。
3.如权利要求I所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第一导轨，所述管弯曲成形件在所述第一导轨上移动。
4.如权利要求I所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第二导轨，所述管弯曲成形件在所述第二导轨上移动。
5.如权利要求I所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于所述工作台可转动地安装在车上，所述车可移动地安装在所述梁上以在所述梁上平移。
6.如权利要求5所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括用于有选择地使所述工作台转动的装置。
7.如权利要求I所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括用于有选择地使所述梁移动的装置。
8.一种用于弯曲具有第一和第二端的管试件的管卷曲负载模拟器，包括 a、刚性框架； b、枢转地安装在所述刚性框架上的管弯曲成形件； C、用于将所述管试件的所述第一端与所述管弯曲成形件连接的装置； d、梁，所述梁在与所述管弯曲成形件隔开的位置上枢转地附连到所述刚性框架上； e、工作台，所述工作台安装在所述梁上以在所述梁上转动和平移； f、用于有选择地使所述工作台转动和平移的装置。
g、用于将所述管试件的所述第二端连接到所述工作台的装置； h、用于驱动所述管弯曲成形件的装置；以及 i、与用于驱动所述管弯曲成形件的所述装置配合的测力计，所述测力计用于确定在所述管弯曲成形件上拖拉所述管试件所使用的驱动力矩。
9.如权利要求8所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第一导轨，所述管弯曲成形件在所述第一导轨上移动。
10.如权利要求8所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第二导轨，所述管弯曲成形件在所述第二导轨上移动。
11.如权利要求8所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于所述工作台可转动地安装在车上，所述车可移动地安装在所述梁上以在所述梁上平移。
12.如权利要求8所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括用于有选择地使所述梁移动的装置。
13.一种用于弯曲具有第一和第二端的管试件的管卷曲负载模拟器，包括 a、刚性框架； b、枢转地安装在所述刚性框架上的管弯曲成形件； C、用于将所述管试件的所述第一端连接到所述管弯曲成形件的装置； d、梁，所述梁在与所述管弯曲成形件隔开的位置上枢转地附连到所述刚性框架上； e、车，所述车安装在所述梁上以在所述梁上平移； f、用于有选择地使所述车在所述梁上平移的装置； g、工作台，所述工作台安装在所述车上以在所述工作台上转动； h、用于有选择地使所述工作台转动的装置； i、用于将所述管试件的所述第二端连接到所述工作台的装置； j、用于驱动所述管弯曲成形件的装置；以及 k、与用于驱动所述管弯曲成形件的所述装置配合的测力计，所述测力计用于确定在所述管弯曲成形件上拖拉所述管试件所使用的驱动力矩。
14.如权利要求13所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第一导轨，所述管弯曲成形件在所述第一导轨上移动。
15.如权利要求13所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括附连在所述刚性框架上的第二导轨，所述管弯曲成形件在所述第二导轨上移动。
16.如权利要求13所述的管卷曲负载模拟器，其特征在于还包括用于有选择地使所述梁移动的装置。
全文摘要
一种用于通过精确受控的负载来将管试件限制和偏转成预定形状的元件布置。刚性框架包括与管试件一端连接的可移动管弯曲成形件以及与管试件第二端连接的转动工作台。以测力计形式提供用来估计在管弯曲成形件上拖拉管试件所使用的驱动力矩的装置。转动工作台与行进管端部车基座组合使用以在管试件被管弯曲成形件弯曲时在同一平面在管试件中产生弯矩。通过在管试件上使用精确负载，给定管构造的模拟卷曲的计算机分析将产生在管的行进管端部的点到达与卷筒接触时该点处的卷曲拉力、剪力以及弯矩预测。
文档编号G01N3/20GK102879280SQ20121024149
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月12日 优先权日2011年7月13日
发明者L·H·小泰勒, L·苏施茨 申请人:J.雷.麦克德莫特股份有限公司