[發(fā)明專利]一種直動式軟摩擦試驗裝置

無效

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• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102519867A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉書海;譚桂斌;王德國
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量儀器，特別涉及一種模擬石油天然氣領域彈性模量低于10GPa的彈性材料與剛性材料之間純滑動的軟摩擦試驗裝置。

背景技術

油氣輸送管道是國民經濟的大動脈。保障油氣管道安全運行，防止事故發(fā)生，是關系到國計民生的大事。清管器清洗技術目前已被廣泛用于各種管道的清洗、維護及保養(yǎng)，從摩擦學角度看，清管器與管道內壁接觸時其運動方式屬于單向的滑動摩擦。但由于清管過程的復雜性，目前針對這種復雜環(huán)境下發(fā)生的單向的滑動軟摩擦過程和規(guī)律的研究還很少。

長輸油氣管道在敷設完成之后和投產之前，必須依次完成清管、測徑、試壓、清管器清水或掃水、清管球擦除管內殘余水、干燥、置換、引入石油或天然氣，最終完成投產。例如，為提高管道干燥與投產效率，利用了清管器清理管內積水或清管球擦除管內殘余水，管內的水由于重力而積聚在管道內底部，所以構成了水為潤滑介質的“清管器的彈性材料與管內壁接觸”的軟摩擦。由于在清管作業(yè)時，人們無法直接了解到彈性材料與管道內壁之間的擦試、摩擦情況，即，無法得知材料、移動速度等對清管作業(yè)的影響，因此，為了提高對管內壁水的清管效率，選擇恰當的清管材料和清管速度，應進行系統(tǒng)的軟摩擦試驗研究。此外，由于水的粘度很低，更增加了軟摩擦試驗的難度。

現(xiàn)有的往復式摩擦試驗儀器，例如市場上的MFT-R4000往復摩擦磨損試驗儀，又如市場上的14FW往復摩擦試驗機、HSR-2M型往復/環(huán)塊摩擦磨損試驗機，均屬于微小載荷的摩擦試驗機，當兩試樣作相對運動能夠測量摩擦系數，試驗結束后利用其它設備可離線分析接觸表面的磨損情況。但是這些試驗機均無法在試驗過程中實時獲取接觸區(qū)的彈性材料表面形變和潤滑介質分布規(guī)律。

有鑒于上述公知技術存在的缺陷，本發(fā)明人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研制出本發(fā)明的直動式軟摩擦試驗裝置，模擬石油天然氣領域管道清管作業(yè)時彈性材料對管道內壁的軟摩擦過程，從而根據試驗得到的參數和規(guī)律等，采用合理的清管器運行速度、選擇合適的彈性材料，以提高石油天然氣領域清管器作業(yè)等管道清洗維護的效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種直動式軟摩擦試驗裝置，尤其是適于模擬石油天然氣行業(yè)管道內清管作業(yè)的軟摩擦研究。

為此，本發(fā)明提出一種直動式軟摩擦試驗裝置，其包括：支撐臺；下試樣固定架，設置在所述支撐臺的上部，并與驅動機構相連接，在所述驅動機構的帶動下能在平面內進行直線移動；上試樣組件，設置在所述下試樣固定架的上部，與能施加向下壓力的加載機構相連接；摩擦力檢測機構，設置在所述支撐臺上，并與所述上試樣組件相連接；彈性模量不同的兩種試樣分別固定在所述上試樣組件內和下試樣固定架上，并通過所述加載機構使所述上試樣抵接在所述下試樣上，由所述摩擦力檢測機構檢測上、下試樣之間的摩擦力。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述驅動機構為螺母絲杠、齒輪齒條或液壓驅動任一種直線驅動機構。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述驅動機構包括：由電機驅動的滾珠絲杠，所述下試樣固定架上固定有螺母，所述螺母與所述滾珠絲杠相連接，能帶動所述下試樣固定架沿所述滾珠絲杠的長度方向進行直線移動；且在所述滾珠絲杠的側邊設有至少一個導軌，所述下試樣固定架上設有與所述導軌相連接的滑塊，所述導軌的端部設有限位開關。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述加載機構包括：加載梁，所述加載梁鉸接在支柱上，所述加載梁的一端為延伸端，另一端為加載端，在所述延伸端設有平衡塊，所述加載端的上端設有砝碼，所述加載端的下端與所述上試樣組件相連接。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述支柱具有固定在所述支撐臺上的豎直軸承座，豎直旋轉軸能轉動地設置在所述豎直軸承座內，所述豎直旋轉軸的頂部設有U形支架，通過水平軸將所述加載梁鉸接在所述豎直旋轉軸的頂部。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述的上試樣組件包括開口向下的C形夾具，所述C形夾具與所述加載梁固定連接，所述上試樣固定在所述C形夾具的開口內。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述C形夾具的內凹面設有至少一個彈性開縫，鎖緊螺栓貫穿所述C形夾具相對應的兩側壁，將所述上試樣固定在所述C形夾具的開口內。

如上所述的直動式軟摩擦試驗裝置，其中，所述摩擦力檢測機構包括拉壓傳感器和傳感器連接桿，其中，所述拉壓傳感器的一個安裝端面與所述上試樣組件固定連接，所述拉壓傳感器另一個安裝端面與所述傳感器連接桿相固定，所述傳感器連接桿固定在所述豎直軸承座上。