一種簡易圓管甩擊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種簡易圓管甩擊裝置，具體地說，涉及一種圓管甩動撞擊圓管的動態(tài)試驗(yàn)測試裝置，屬于動力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電站、石油化工、煤氣及民用建筑等重要產(chǎn)業(yè)部門，大量輸送高能量(高溫、高壓)液體和氣體的壓力管網(wǎng)構(gòu)成這些產(chǎn)業(yè)部門的動脈。由于意外事故，物體或爆炸后產(chǎn)生的碎片沖擊到圓管上會造成局部破裂和穿透，導(dǎo)致大量有害的液體或氣體外泄，形成了環(huán)境污染甚至產(chǎn)生爆炸和火災(zāi)，造成生命財產(chǎn)的巨大損失。此外，管道一旦破裂，噴射出的高壓流體將產(chǎn)生巨大的反作用力，還會造成管道高速度、大范圍的甩動，引發(fā)連鎖性的災(zāi)難事故。因此，壓力管道受側(cè)向沖擊破壞及其后續(xù)動力響應(yīng)對附近管道和設(shè)備沖擊威害的研宄，對于安全生產(chǎn)有著十分重要的工程背景，受到了工程界和應(yīng)用力學(xué)界的高度重視。
[0003]關(guān)于圓管甩動的塑性動力響應(yīng)的研宄已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，然而仍有很多問題值得探討，如圓管甩動時局部凹陷的發(fā)展及其影響等。而對于甩動的圓管與圓管結(jié)構(gòu)及其與其它結(jié)構(gòu)和設(shè)備的撞擊問題，目前只發(fā)現(xiàn)有一篇相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及簡單的分析報道。對于這一問題盡管已有一些簡化分析可用，但兩個變形體之間的碰撞將帶來更多的耦合效應(yīng)，使得分析更加復(fù)雜并可能出現(xiàn)一些特殊現(xiàn)象。另一方面，管道與管道之間的撞擊問題又是一個非常有實(shí)際應(yīng)用前景的研宄方向，因此有必要研制一套圓管甩動撞擊圓管的動態(tài)測試裝置，進(jìn)一步對管道甩動中可能發(fā)生的管與管的相撞問題進(jìn)行研宄，分析兩管撞擊動力響應(yīng)的特點(diǎn)，研宄撞擊過程能量分配情況及其分配規(guī)律，以評估管道甩動對其它管道的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種簡易圓管甩擊裝置，目的是填補(bǔ)高壓管道甩動撞擊實(shí)驗(yàn)的空白，對高壓管道斷裂后甩動過程中可能發(fā)生的管與管的相撞現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，為兩管撞擊動力響應(yīng)的研宄提供實(shí)驗(yàn)條件，以評估管道甩動對其它管道的影響。
[0005]本發(fā)明提供了一種簡易圓管甩擊裝置，包括主動管、從動管、加載裝置、支承裝置和測量裝置五部分，其中主動管一端通過鉸接方式與支承裝置連接，另一端與加載裝置連接，加載裝置可使主動管以一定速度繞其鉸支端轉(zhuǎn)動，從動管兩端固定于支承裝置，并與主動管正交；高速甩動的主動管撞擊從動管，通過分布在周圍的測量裝置記錄撞擊結(jié)果。
[0006]所述支承裝置包括槽鋼平臺、主動管支座、從動管支座、軸承、輥軸、夾具，所述槽鋼平臺上設(shè)有若干條螺栓槽，主動管支座和從動管支座分別通過螺栓固定在槽鋼平臺上方，主動管通過軸承與主動管支座連接，從動管通過夾具固定在從動管支座上，所述夾具包括兩塊方形板，方形板底部中間開有半圓形凹槽，與相對應(yīng)的固定支座上方的半圓形凹槽夾持從動管兩端或主動管兩端的軸承，夾具兩端開有圓孔，通過螺栓固定于支座上；
所述加載裝置由提升裝置、快速解鎖裝置、彈簧裝置組成，所述提升裝置包括電機(jī)、定滑輪、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌固定支架和拉索，電機(jī)和導(dǎo)軌固定支架通過螺栓固定在槽鋼平臺上，定滑輪固定在導(dǎo)軌頂端，電機(jī)通過定滑輪、快速解鎖裝置連接主動管自由端上部，可將主動管自由端提升一定高度，再通過快速解鎖裝置進(jìn)行釋放，使主動管自由端掉落。彈簧裝置連接主動管自由端下部，可保證快速解鎖裝置釋放后以較高速度繞鉸支端甩動。導(dǎo)軌由兩根角鋼組成，主動管位于兩角鋼中間，兩角鋼的間距與主動管外徑相同，可保證主動管沿指定路徑甩動而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最終撞擊從動管指定位置。所述快速解鎖裝置包括解鎖拉繩、彈簧、轉(zhuǎn)軸、鎖桿、環(huán)形板，快速解鎖裝置主體為一半圓形孔，孔上方水平段設(shè)有內(nèi)置彈簧，彈簧與鎖桿連接，解鎖拉繩固定在鎖桿端部，孔下方環(huán)形板上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，環(huán)形板包括固定段和活動段，環(huán)形板的活動段可繞轉(zhuǎn)軸打開或閉合，鎖桿在彈簧作用下伸出可將環(huán)形板的活動段固定，并保證提升主動管自由端時不發(fā)生斷裂；鎖桿另一端連接解鎖拉繩，當(dāng)提升指定高度時抽動解鎖拉繩可以實(shí)現(xiàn)迅速解鎖，釋放主動管自由端，使其在彈簧裝置作用下快速繞鉸支端甩動。所述彈簧裝置由多根強(qiáng)力彈簧組成，通過掛鉤形式連接主動管自由端下部與槽鋼平臺；簡易掛鉤形式可以實(shí)現(xiàn)彈簧安裝的快捷方便，同時有利于更換調(diào)整彈簧數(shù)量，與提升高度相配合來提供不同量級的載荷，從而實(shí)現(xiàn)主動管以不同速度甩動。
[0007]所述測量裝置由高速攝像機(jī)、應(yīng)變片、動態(tài)應(yīng)變儀、示波器、激光測速器組成；可分布于槽鋼平臺周圍，用于記錄撞擊結(jié)果數(shù)據(jù)。其中激光測速器位于水平主動管兩側(cè)，與從動管上表面高度相同，用以記錄撞擊時主動管的沖擊速度。高速攝像機(jī)位于從動管外側(cè)，用以記錄撞擊過程從動管的變形情況。從動管中部上方及側(cè)面均貼有應(yīng)變片，連接動態(tài)應(yīng)變儀與示波器，可以測量破壞位置周圍的應(yīng)變，從而進(jìn)一步分析破壞程度。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述螺栓槽平行設(shè)置在槽鋼平臺上，且貫通槽鋼平臺，相鄰螺栓槽之間的距離相等。固定支座的固定位置可以在螺栓槽孔內(nèi)任意調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)主動管固定支座與從動管固定支座間的距離可以實(shí)現(xiàn)主動管不同位置撞擊從動管，即實(shí)現(xiàn)了不同甩動半徑的撞擊實(shí)驗(yàn)；調(diào)節(jié)從動管兩端固定支座之間的距離可以實(shí)現(xiàn)不同長度管道的被撞實(shí)驗(yàn)；調(diào)節(jié)主動管固定支座與從動管固定支座間的橫向相對位置可以實(shí)現(xiàn)甩動撞擊管道跨中或端部附近等不同位置的實(shí)驗(yàn)；從動管一端夾支，另一端自由，可實(shí)現(xiàn)管道甩動撞擊懸臂管的實(shí)驗(yàn)。從動管兩端通過夾具固定于支座上，主動管一端通過鉸接方式與支座連接，從而實(shí)現(xiàn)主動管圍繞鉸接端轉(zhuǎn)動并撞擊具有一定跨度的正交從動管。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述主動管為空心圓管，其半徑、厚度均與從動管相同，用于模擬壓力管道；主動管一端設(shè)有孔，輥軸與軸承配套穿過該孔，軸承通過夾具固定于主動管支座上。具體的連接方式為:以兩個帶孔圓柱作為軸承通過夾具固定于固定支座，主動管端部打孔，以鋼筋作為輥軸，其中輥軸直徑略小于主動管、軸承的圓孔，將輥軸穿過軸承孔、主動管圓孔，從而實(shí)現(xiàn)鉸支，確保主動管可以繞其發(fā)生轉(zhuǎn)動；主動管靠近自由端1/3處下側(cè)設(shè)有掛環(huán)，用于和彈簧掛鉤連接，以實(shí)現(xiàn)彈簧作用下甩動。該設(shè)計有利于圓管甩動的實(shí)現(xiàn)，同時方便簡單，對于任意圓管只需簡單的開孔焊接即可作為主動管。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明簡化復(fù)雜的管道甩擊過程，首次實(shí)現(xiàn)了管道繞其一端甩動并撞擊另一管道的動態(tài)過程，填補(bǔ)管道甩擊實(shí)驗(yàn)的空白，對研宄管道甩擊現(xiàn)象將有重要意義；
(2)本發(fā)明以電機(jī)提升圓管，以快速解鎖裝置實(shí)現(xiàn)快速釋放，以彈簧施加甩動的原動力，整個裝置簡單方便，成本低，便于實(shí)現(xiàn)，可行性高；
(3)本發(fā)明中主動管一端以鉸接方式連接，既實(shí)現(xiàn)了圓管的甩動，又可快速更換主動管，簡單方便；
(4)本發(fā)明在簡化過程中又提供了足夠的功能:甩擊過程再現(xiàn)，甩擊距離可調(diào)，甩擊速度可調(diào)，從動管跨距可調(diào)，管道規(guī)格可調(diào)，且完整記錄了甩擊過程，能精確測量破壞程度等。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明簡易圓管甩擊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明裝置的支承裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明裝置的支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明裝置的快速解鎖裝置示意圖。
[0015]圖中:1_電機(jī)；2_主動管支座；3-軸承；4-螺栓；5_主動管；6_激光測速儀；7-導(dǎo)軌；8_拉索；9_定滑輪；10_快速解鎖裝置；11_導(dǎo)軌固定支架；12_彈簧裝置；13示波器；14-動態(tài)應(yīng)變儀；15_從動管；16_從動管支座；17_槽鋼平臺；18_高速攝像機(jī)；19-輥軸；20-螺栓槽；21_解鎖拉繩；22_彈簧；23_孔；24_轉(zhuǎn)軸；25_鎖桿；26_環(huán)形板；27_夾具。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過實(shí)施例和附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例: