[發明專利]一種滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置

無效

• 申請號: 201110433401.2
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102519868A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（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;G01N19/02
• 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

本發明涉及一種試驗裝置，尤其是一種用于檢測橡膠、聚氨酯等高分子聚合物和復合材料的軟摩擦行為及摩擦系數和接觸區圖像的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置。

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，防止事故發生，是關系到國計民生的大事。截止2010年底，我國已建成的大口徑長輸油氣管道逾8.5萬千米，其中原油、天然氣和成品油管道分別為2.2萬千米、4.5萬千米和1.8萬千米，海底管線近4千米。

陸地管道在沼澤地、河流、凍土區、寒冷天氣等低溫環境時，尤其是海底管道處于海水低溫狀態下，由于管壁的散熱，原油在管道內輸送時溫度逐步降低，原油會析出蠟晶而在管道內壁產生積蠟層的“蠟沉積現象”，其主要成分是石蠟、膠質、瀝青質等，積蠟層顏色呈暗黑色、粘度較高，從而造成油氣管道內摩阻系數增大，管道截面流通面積減小，降低管道輸送能力，增加了管道的運行成本。

為防止管道內壁積蠟產生嚴重后果，一般采用聚氨酯材料的皮碗式清管器或清管球進行管道內壁清理，從摩擦學角度看，屬于“管道內壁-積蠟層-聚氨酯彈性材料”三者構成的軟摩擦。為了了解清管器對積蠟的清除情況，人們通過摩擦試驗對實際作業情況進行模擬。目前，雖然有很多種類的摩擦學試驗機，由于管道大多屬于螺旋焊縫，所以清管器隨著焊縫螺旋線有螺旋前進的現象，因此公知的摩擦學試驗機均不能有效地在線模擬、測量油氣輸送管道中清除管道內壁積蠟時的摩擦力與采集接觸區積蠟流動與殘余分布規律圖像。

有鑒于上述公知技術存在的缺陷，本發明人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研制出本發明的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，能實時獲得彈性材料清除積蠟時的摩擦力與采集接觸區積蠟流動與殘余分布規律圖像，從而根據試驗得到的參數和規律等，用于提高清管時清蠟的效率，選擇合適的彈性材料彈性模量、表面粗糙度，采用合適的清管速度和清管周期。

發明內容

本發明的目的是提供一種摩擦試驗裝置，尤其是一種可用于模擬石油天然氣管道內壁積蠟層在清管作業后的殘余分布規律的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置。

為此，本發明提出一種滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其包括，臺架；加載機構，所述加載機構能轉動地支撐在所述臺架上；上試樣安裝架，設置在所述臺架上，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，上試樣固定在所述上試樣安裝架上；下試樣，設置在所述上試樣的下部，能轉動地與所述加載機構相連接，并通過所述加載機構頂抵于所述上試樣；摩擦力檢測機構，設置在所述臺架上，并與所述加載機構相連接；所述上試樣與下試樣的硬度不同，且所述下試樣為彈性試樣，所述上試樣的硬度大于下試樣的硬度；通過所述加載機構使所述下試樣抵接于所述上試樣，工作時，下試樣作旋轉運動、上試樣作滑動，構成滑-滾復合式軟摩擦接觸副，并由所述摩擦力檢測機構檢測上、下試樣之間的摩擦力。

如上所述的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其中，所述下試樣由非金屬材料制成，其硬度值為25-85HRC；所述上試樣的硬度值至少比所述下試樣的硬度值大10-15HRC。

如上所述的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其中，所述加載機構具有平衡梁，所述平衡梁的一端為支撐端，所述支撐端與平衡梁支架鉸接連接，另一端為加載端，所述平衡梁支架的下部通過轉軸能轉動地設置在所述臺架上。

如上所述的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其中，所述平衡梁具有兩平行的延伸臂，兩所述延伸臂的一端為加載端，分別與加載橫梁相連接；兩所述延伸臂的另一端連接為一體構成支撐端，所述支撐端具有貫通孔，以及凸伸有軸線與所述貫通孔軸線正交的轉軸，所述轉軸與所述平衡梁支架鉸接連接；一安裝支架固定在兩延伸臂之間，驅動電機固定于所述安裝支架，與穿過所述貫通孔的水平旋轉軸的一端相連接，所述水平旋轉軸的另一端部固定所述下試樣。

如上所述的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其中，所述上試樣安裝架具有一倒L形的固定架，所述固定架的下部與滑動部相連接；所述固定架的頂部構成上試樣固定框架，所述上試樣固定在該固定框架內；所述滑動部形成底部具有至少一個凹槽的滑塊，所述滑塊與設置在所述臺架上的至少一個導軌相配合。

如上所述的滑-滾復合式軟摩擦試驗裝置，其中，所述驅動機構為螺母絲杠、齒輪齒條、電動推桿或液壓驅動任一種直線驅動機構，所述驅動機構與所述上試樣安裝架相連接。