Устройство для испытания шарнирных соединений на прочность Советский патент 1985 года по МПК G01N3/56 

4 КС s4

М Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытаний на прочность (герметичнос износостойкость, ресурс и коррозион ную стойкость) под нагрузкой шарнир HFJX соединений (шаровых, карданных компенсаторов морских стояков подводного устьевого оборудования для бурения морских нефтяных и газовых скважин). Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является устройство для испытания шарнирных соединений на прочность, содержащее основание, установленную на нем герметизирующую заглушку, предназначенную для размещения внутреннего звена шарнир ного соединения, вторую герметизирующую заглушку, предназначенную для размещения наружного звена шарнирного соединения, механизм качательного движениянаружного звена, механизм вращательнсУго движения внутреннего звена, узел подачи рабочей среды в зону контакта звеньев Cl . Однако известное устройство характеризуется недостаточной достоверностью результатов испытания шар нирных соединений на прочность, что обусловлено влиянием действующих в. шарнирном соединении усилий на перекос герметизирующих заглушек, невозможностью контроля положения звеньев шарнирного соединения. Цель ияобретения - повышение дос товерности результатов испытания шарнирных соединений на прочность. Указанная цель достигается тем, что устройство для испытания шарнир ных соединений на прочность, содержащее основание, установленную на нем первую герметизирующую заглушку предназначенную для размещения внут реннего звена шарнирного соединения вторую герметизирующую заглушку, предназначенную для размещения наружного звена шарнирного соединения механизм качательного движения нару ного звена, механизм вращательного движения внутреннего звена, узел по дачи рабочей среды в зону контакта звеньев, снабжено соосно закрепленным на второй заглушке полым цилинд ром, шарнирно установленной на перв заглушке штангой, телескопически со диненной с цилиндром, установленным между штангой и цилиндром регулируе мыми пружинами сжатия,- узлом регист рации усилий в контакте звеньев и измерителями смещений последних. На фиг.1 представлено устройство для испытания шарнирных соединений на прочность; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - узел П на фиг.1. Устройство содержит основание 1, герметизирующую заглушку 2 для размещения внутреннего звена 3 шарнирного соедине 1ия, вторую герметизирующую заглушку 4 для размещения наружного звена 5 щарнирного со,единения, механизм 6 качательного движения звена 5, механизм 7 врещательного движения звена 3, узел 8 подачи рабочей среды. Устройство снабжено соосно закрепленным на второй заглушке 4 полым цилиндром 9, шарнирно установленной на первой заглушке 2 штангой 10, телескопически соединенной с цилиндром 9, установленными между штангой 10 и цилиндром 9 регулируемыми пружинами 11 сжатия,узлом 12 регистрации усилий (фиг.2) в контакте звеньев 3 и 5 и измерителями 13 смещений последних. Звено 5 (фиг.2) включает верхний 14 и средний 15 корпуса, соединенные групповым болтовым соединением 16 с регулируемыми прокладками. На заглушке 4 (фиг.1 и 3) установлена посредством подшипников 17 качения опора 18. Механизм 6 (фиг.1) включает двигатель (не показан), шатун 19, соединенный с тягой 20 и коромыслом 21. Тяга 20 шарнирно соединена с упором 22 опоры 18. Между тягой 20 и коромыслом установлен узел 12 регистрации усилий, действующих в шарнирном соединении в контакте звеньев 3 и 5 при их относительном перемещении. Механизм 7 выполнен в виде зубчатой передачи, через которую вращение от двигателя (не.показан) передается заглушке 2 и звену 3. Звенья 3 и 5 помещены в ванну 23, наполняемую внешней средой (например морской водой) с помощью каналов (не показаны), выполненных в заглушке 2, .рабочая среда под давлением о Р подается во внутреннюю полость (не показана) испытываемого шарнирного соединения. Подача смазки под давлением Р2 в контакт звеньев 3 и 5 осуществляется от узла 8 гидронасосным блоком 24 и каналов 25. Цилиндр 9 (фнг.З) крепится по оси заглушки 4 с возможностью регулировки. Штанга 10 снабжена шаровой галтелью 26, закрепляемой на заглушке 2 с помощью опорной плиты 27 и крышки 28. Регулирование пружин 11 сжатия осуществляется с помощью винта 29. Штанга 10 снабжена шкалой 30 с рискоуказателем 31 усилий. Осевое нагружение стыка соединения корпусов 14 и 15 осуществляется узлом 32 (фиг.2) посредством тарельчатых шайб 33 с индикаторными кольцами 34. С помоиГью измерителя 13 смещений (фиг.2) измеряют осевое смещение dx (4) корпуса 14 звена 5 относительно корпуса 15 от действия осевой нагрузки, равной величине отрыва

звеньев 3 и 5 при подаче давления во внутреннюю полость шарнирного соединения. Измеритель 13 смешений снабжен индикатором 35, наконечник 36 которого контактирует с корпусом 14. Пульт 37 обеспечивает управление гидронасосным блоком 24, устройством позволяет регулировать и контролировать давление, количество качаний звена 3, усилие в шарнирном соединении. Между звеньями 5 и 3 установлены уплотнительные манжеты 38.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от типоразмера испытуемого шарнирного соединения регулируемый цилиндр 9 заглушки 4 настраивают винтом 29 на усилие, равное весу механизма 6 качани-я и наружного звена 5. Усилие на пружинах 11 берут противоположным осевому усилию стыка соединения корпусов 14 и 15, отсчет ведут по шкале 30. Устанавливают заглушки 2 и 4 на звеньях 3 и 5 и герметизируют; внутреннюю полость сое динения. Затем шарнирное соединение устанавливают на основании 1, стыкуют корпуса 14 и 15 между собой, нагружая стык их соединения с помощью узла 32 усилием, равным усилию действующих крутящих и изгибающих моментов. Соединяют заглушку 4 с механизмом 6 качания. Во внутреннюю полость шарнирного соединения нагнетают рабочую среду и создают внутреннее рабочее давление, имитирующее усилие отрыва наружного звена 5 и внутреннего 3 друг от друга. Верхний корпус 14 звена 5 смещается при этом в угловом и линейном направлеНИИ относительно внутреннего звена 3 на величину упругих деформаций и люфтов, выбираемых в зазорах соеди ения, которые вызывают перекос и закусывание уплотнительных манжет

0 38, что ухудшает качество испытуемых соединений, снижает достоверность результатов испытаний. С учетом угловых и линейных отклонений подбирают регулируемую прокладку (не показана) и устанавливают в стыке корпусов 15 и 14.

Затем проводят испытания на герметичность , износостойкость, ресурс и керрозионную стойкость.

Q Устройство обеспечивает угол качания, достигающий +15° и , давление внутри соединения до 26 кгс/ /см, количество поворотов шарнирного соединения до 10, число качаний

5 в минуту до 5, Количество циклов изменяется от 10 до 800.

Положительный эффект обусловлен повышением достоверности результатов испытания шарнирных соединений на прочность за счет измерения усилий, действующих в соединении, И контроля положения его звеньев и учета их влияния на перекос герметизирующих заглушек.

35 J16

A J

Л

15

фиг. 2

18

cpui. 3

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ; ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ, содержащее основание, установленную на нем первую герметизирующую заглушку, предназначенную для размещения -внутреннего звена шарнирного соединения, вторую герметизирую-, щую заглушку, предназначенную для размещения наружного звена шарнирного соединения, механизм качательного движения наружного звена, механизм вращательного движения внутреннего звена, узел подачи рабочей среды в зону контакта звеньев, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов , оно снабжено соосно закрепленньом на второй заглушке полым цилиндром, шарнирно установленной на первой заглушке штангой, телескопически соединенной с цилиндром, установлейннми между штангой и цилиндром регулируемыми пружинами сжатия, узлом регистрации усилий в контакте звеньев и измерителями смещений последних. .