摘 要：為了解決現(xiàn)有壓力測試裝置檢測玄武巖纖維管道周側(cè)多個位置時，管道產(chǎn)品檢測部位受到壓力出現(xiàn)凹陷，影響壓力測試的精確性的問題，本文提出了一種新型玄武巖纖維管壓力測試裝置及方法，通過夾持支護機構(gòu)設(shè)置，在滑塊對應(yīng)的彈簧彈力作用下，滑塊帶動夾柱將玄武巖纖維管道產(chǎn)品測試部位頂起，從而避免了測試部位出現(xiàn)凹陷，確保了管道表面的壓力分布均勻，也為研究提供了更為精準的壓力測試結(jié)果。

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維管材；壓力測試；夾持支護

中圖分類號：TB 33" " 文獻標志碼：A

玄武巖纖維是以玄武巖礦石為主要原料，經(jīng)高溫熔制和拉絲工藝制備成各種規(guī)格的連續(xù)纖維，并根據(jù)后續(xù)用途采用不同的浸潤劑進行浸潤處理，加工形成最終產(chǎn)品[1]。玄武巖纖維復(fù)合管是以玄武巖纖維為主要材料制成的新型高科技復(fù)合管材，具有耐腐蝕性能優(yōu)異、使用壽命長、水力性能好、輸送流量大、強度高、安全可靠、質(zhì)量輕、安裝運輸方便、綠色環(huán)保等優(yōu)點[2]，可廣泛應(yīng)用于城市引水輸水、市政供水管網(wǎng)、城市雨污管網(wǎng)、農(nóng)田灌溉、水利水電、石油化工等領(lǐng)域[3]。

玄武巖纖維管材生產(chǎn)后須進行抗壓性能檢測，現(xiàn)有檢測技術(shù)通常采用一個直徑兩個端點位置對管道產(chǎn)品進行強力擠壓，對管道抗壓性能進行判斷分析，該測試方式的測試位置單一，無法對整個管道產(chǎn)品的抗壓性能進行測試[4]。為了解決這個問題，本文提供了一種玄武巖纖維管壓力測試裝置及方法，該裝置通過多機構(gòu)協(xié)同對玄武巖纖維管進行全面壓力測試。其中的夾持支護結(jié)構(gòu)可以解決現(xiàn)有壓力測試裝置檢測玄武巖纖維管道產(chǎn)品的周側(cè)多個位置時，管道產(chǎn)品檢測部位受到壓力易出現(xiàn)凹陷，影響壓力測試精確性的問題。

1 壓力測試裝置簡介及方法

1.1 壓力測試裝置簡介

該玄武巖纖維管壓力測試裝置如圖1所示，由裝置主體、壓力測試機構(gòu)、兩組驅(qū)動輥組和壓力測試機構(gòu)架等構(gòu)成。同時，該裝置還包括多項輔助機構(gòu)：用通槽板連接各部件，用內(nèi)支撐機構(gòu)支撐玄武巖纖維管的兩側(cè)內(nèi)壁，保證管材在測試過程中不發(fā)生變形。夾持支護機構(gòu)用于夾緊和固定管壁，防止測試部位受力不均。用標記機構(gòu)對玄武巖纖維管的測試點進行準確標記，干燥機構(gòu)加速涂料的干燥過程。清理機構(gòu)則用于刮除管壁上的雜質(zhì)，保證測試的精確性和有效性。

夾持支護機構(gòu)由回形斜架、滑塊、夾柱、螺桿、推塊和鉸接桿等組成，如圖2所示。

回形斜架中部開設(shè)與兩個滑塊適配的滑槽，兩個滑塊相互遠離的一側(cè)與滑槽的內(nèi)壁連接有第一彈簧，在滑塊對應(yīng)的第一彈簧彈力作用下，滑塊帶動夾柱對將玄武巖纖維管測試部位頂起，可有效防止測試時玄武巖纖維管測試部位出現(xiàn)凹陷的情況。該夾持支護機構(gòu)通過螺桿與推塊的配合實現(xiàn)管材夾緊和放松。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時，推塊沿螺桿的螺紋移動，推動鉸接桿。鉸接桿則帶動滑塊在回形斜架的滑槽中滑動。當(dāng)夾柱相互靠近時，夾柱進一步對玄武巖纖維管進行壓制而實現(xiàn)夾持，從而保證夾柱對玄武巖纖維管壓制的穩(wěn)定性，當(dāng)夾柱相互遠離時，兩個夾柱可根據(jù)不同厚度的玄武巖纖維管道產(chǎn)品進行適應(yīng)調(diào)節(jié)。標記機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)啟動壓力測試機構(gòu)時，壓力測試機構(gòu)的檢測端向下移動并對玄武巖纖維管頂部進行擠壓，此時玄武巖纖維管的頂部內(nèi)壁與棉塊的頂部接觸，可以對玄武巖纖維管的壓力檢測位置進行標記。當(dāng)驅(qū)動輥組的輥子帶動玄武巖纖維管轉(zhuǎn)動時，玄武巖纖維管推動抵觸輥轉(zhuǎn)動，抵觸輥上的圓塊推動滑桿的底部向上移動，并通過滑桿帶動滑架向上移動，由于型架可限制儲液噴囊的位置，因此滑架向上移動會擠壓儲液噴囊，儲液噴囊中涂料通過噴嘴噴灑在棉塊表面，可補充涂料，避免棉塊長期使用導(dǎo)致涂料缺失，涂刷標記不明顯的問題。

干燥機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括固定桿、滑柱、條槽板等，滑柱遠離固定桿的端部穿設(shè)于條槽板的通槽中，且條槽板的通槽的槽徑與滑柱的桿徑相匹配，使滑柱可沿條槽板移動。滑桿帶動滑架向上移動時，滑架帶動固定桿向上移動，固定桿帶動滑柱沿條槽板移動，從而驅(qū)使條槽板發(fā)生擺動，擺動的條槽板對玄武巖纖維管內(nèi)側(cè)的空氣進行扇動，從而加快了玄武巖纖維管內(nèi)側(cè)空氣流通的速度，進而加快了涂刷在玄武巖纖維管內(nèi)壁處涂料干燥的速度，避免了玄武巖纖維管內(nèi)壁處的涂料未完全干燥，導(dǎo)致涂料污染玄武巖纖維管內(nèi)壁和轉(zhuǎn)輥的問題。該裝置設(shè)置有兩組干燥機，且對稱分布在棉塊的兩側(cè)，可加快涂料干燥的速度。

清理機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖5所示。清理機構(gòu)中包括“U”形敲擊桿和凸塊輪，當(dāng)驅(qū)動輥組的輥子帶動凸塊輪旋轉(zhuǎn)時，凸塊輪上的凸塊會推動“U”形敲擊桿對橫桿進行敲擊，橫桿振動并帶動“V”形刮桿振動，從而提高了“V”形刮桿對玄武巖纖維管內(nèi)外壁處的雜質(zhì)刮下的效率?！癡”形刮桿能夠?qū)⑿鋷r纖維管內(nèi)外壁處的雜質(zhì)刮下，避免了雜質(zhì)粘附在玄武巖纖維管內(nèi)壁外壁處，影響壓力測試機構(gòu)對玄武巖纖維管壓力檢測的問題，刮下的雜質(zhì)會沿著“V”形刮桿的“V”形面向玄武巖纖維管兩側(cè)位置導(dǎo)向，避免雜質(zhì)堆積在“V”形刮桿處，導(dǎo)致雜質(zhì)會對玄武巖纖維管內(nèi)外壁造成二次污染的問題。

1.2 壓力測試裝置設(shè)計依據(jù)

壓力測試裝置設(shè)計是基于玄武巖纖維管材的材料特性、力學(xué)行為以及實際測試需求，結(jié)合相關(guān)理論分析和數(shù)據(jù)設(shè)計方法進行綜合考量。在設(shè)計中，考慮玄武巖纖維管測試過程中可能出現(xiàn)的局部凹陷或變形問題。因此，夾持支護機構(gòu)設(shè)計為通過彈簧和滑塊組合，對管材施加均勻的支撐力，避免管材在測試過程中受到不均勻的壓力或出現(xiàn)變形。由于不同規(guī)格的玄武巖纖維管厚度和直徑有所不同，因此設(shè)計中引入了可調(diào)節(jié)的螺桿和夾柱結(jié)構(gòu)，允許對不同尺寸的管材進行適應(yīng)性調(diào)整。螺桿推動滑塊調(diào)節(jié)夾柱間距，保證管材在不同厚度條件下均能得到適當(dāng)?shù)膴A持和支撐?？紤]到玄武巖纖維管的周向受力不均問題，裝置設(shè)計中加入了驅(qū)動輥組，通過管材的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)周向全方位壓力測試。驅(qū)動輥組的設(shè)計基于對玄武巖纖維管受力特點的理論分析，保證測試能夠覆蓋管材的各個周側(cè)位置，避免因單點受力測試導(dǎo)致的結(jié)果片面性。該設(shè)計不僅能夠準確反映管材的綜合力學(xué)性能，還提高了測試結(jié)果的可靠性和全面性。

1.3 壓力測試方法步驟

將玄武巖纖維管放置在兩個驅(qū)動輥組的輥子處，使玄武巖纖維管的內(nèi)外壁處于夾柱之間，啟動推動件，推動件的伸縮端推動連桿帶動兩個弧板靠向玄武巖纖維管內(nèi)壁，弧板帶動轉(zhuǎn)輥對玄武巖纖維管內(nèi)壁抵觸，從而達到對玄武巖纖維管位置進行限制的目的。螺桿繞通槽板旋進旋出時，通過鉸接桿推動兩個滑塊沿通槽板的通槽滑動，并帶動兩個夾柱相互靠近和遠離，對玄武巖纖維管的管壁進行夾緊和放松。通過夾持支護機構(gòu)可有效避免測試部位出現(xiàn)凹陷，導(dǎo)致玄武巖纖維管表面壓力不均衡的問題。

在滑塊對應(yīng)的第一彈簧彈力作用下，滑塊帶動夾柱對玄武巖纖維管的內(nèi)外壁進行夾持和支護。啟動壓力測試機構(gòu)，壓力測試機構(gòu)的檢測端向下移動并對玄武巖纖維管頂部進行擠壓，此時玄武巖纖維管的頂部內(nèi)壁與標記機構(gòu)接觸，當(dāng)驅(qū)動輥組的輥子帶動玄武巖纖維管轉(zhuǎn)動時，玄武巖纖維管推動抵觸輥轉(zhuǎn)動，抵觸輥的圓塊推動滑桿并帶動滑架向上移動，“L”形架對儲液噴囊進行限位，滑架向上移動并擠壓儲液噴囊，儲液噴囊中涂料通過噴嘴噴灑在棉塊表面對玄武巖纖維管的檢測點進行標記，壓力測試機構(gòu)對玄武巖纖維管擠壓測試。

在玄武巖纖維管一個點位壓力測試結(jié)束后，啟動驅(qū)動輥組，通過驅(qū)動輥組的輥子帶動玄武巖纖維管轉(zhuǎn)動，使壓力測試設(shè)機構(gòu)可對玄武巖纖維管下個點位進行測試。在玄武巖纖維管一個點位壓力測試結(jié)束后，啟動驅(qū)動輥組，驅(qū)動輥組的輥子帶動玄武巖纖維管轉(zhuǎn)動一定角度，使壓力測試機構(gòu)可對玄武巖纖維管周側(cè)的下個點位進行測試。驅(qū)動輥組旋轉(zhuǎn)帶動玄武巖纖維管整體旋轉(zhuǎn)，可對玄武巖纖維管道周側(cè)的不同位置的壓力進行全方位檢測。

2 應(yīng)用效果評估

與現(xiàn)有技術(shù)相比，將該壓力測試裝置應(yīng)用于實際檢測中具有以下有益效果。1）夾持支護機構(gòu)設(shè)置。在滑塊對應(yīng)的第一彈簧彈力作用下，滑塊帶動夾柱將玄武巖纖維管測試部位頂起，從而避免了玄武巖纖維管道的測試部位出現(xiàn)凹陷，導(dǎo)致玄武巖纖維管表面壓力不均衡的問題；同時螺桿、推塊、鉸接桿、滑塊和回形斜架聯(lián)動配合，旋轉(zhuǎn)螺桿時能夠帶動夾柱相互靠近或相互遠離，當(dāng)夾柱相互靠近時，夾柱對玄武巖纖維管進行壓制夾持，保證夾柱對玄武巖纖維管壓制的穩(wěn)定性，當(dāng)夾柱相互遠離時，兩個夾柱可根據(jù)不同厚度的玄武巖纖維管適應(yīng)調(diào)節(jié)。2）當(dāng)壓力測試機構(gòu)的檢測端向下移動并對玄武巖纖維管的頂部進行擠壓時，通過標記機構(gòu)設(shè)置使玄武巖纖維管的內(nèi)壁與棉塊頂部接觸，棉塊將涂料涂刷在玄武巖纖維管內(nèi)壁處，達到對玄武巖纖維管測試部分進行標記的目的。同時驅(qū)動輥組和抵觸輥配合，使抵觸輥的圓塊推動滑桿的底部帶動滑架擠壓儲液噴囊，儲液噴囊中涂料通過噴嘴噴灑在棉塊表面，避免了棉塊長期使用后，棉塊涂料缺失，導(dǎo)致棉塊涂刷標記不明顯的問題。3）通過干燥機構(gòu)設(shè)置，滑桿在抵觸輥的作用下帶動滑架向上移動時，滑桿和滑柱配合帶動條槽板發(fā)生擺動，使條槽板對玄武巖纖維管內(nèi)側(cè)的空氣進行扇動，加快了玄武巖纖維管內(nèi)側(cè)空氣流通的速度，進而加快了涂刷在玄武巖纖維管內(nèi)壁處涂料干燥的速度，避免玄武巖纖維管內(nèi)壁處的涂料未完全干燥，導(dǎo)致涂料污染玄武巖纖維管內(nèi)壁和轉(zhuǎn)輥的問題。4）通過清理機構(gòu)設(shè)置，用“V”形刮桿將玄武巖纖維管內(nèi)外壁處的雜質(zhì)刮下，避免雜質(zhì)粘附在玄武巖纖維管內(nèi)壁外壁處，影響壓力測試機構(gòu)對玄武巖纖維管壓力檢測的問題，刮下的雜質(zhì)會沿著“V”形刮桿的“V”形面向玄武巖纖維管兩側(cè)位置導(dǎo)向，避免雜質(zhì)堆積在“V”形刮桿處，導(dǎo)致雜質(zhì)會對玄武巖纖維管內(nèi)外壁造成二次污染的問題。同時驅(qū)動輥組和凸塊輪配合推動“U”形敲擊桿對橫桿進行敲擊，橫桿振動并帶動“V”形刮桿振動，提高了“V”形刮桿對玄武巖纖維管內(nèi)外壁處的雜質(zhì)刮下的效率。

3 結(jié)語

本文設(shè)計的玄武巖纖維管壓力測試裝置在實際應(yīng)用中展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。通過創(chuàng)新性地設(shè)置夾持支護機構(gòu)、標記機構(gòu)、干燥機構(gòu)和清理機構(gòu)，該裝置有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中玄武巖纖維管道壓力檢測過程中可能出現(xiàn)的表面壓力不均、標記不清晰、涂料干燥不徹底以及雜質(zhì)影響檢測結(jié)果等問題。裝置的多項聯(lián)動設(shè)計不僅提高了壓力測試的精度和穩(wěn)定性，還提高了設(shè)備在不同規(guī)格玄武巖纖維管中的適應(yīng)性與操作效率。該研究成果為玄武巖纖維管材的壓力檢測提供了更加完善的技術(shù)，具備良好的應(yīng)用前景和推廣價值。

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通信作者：趙川（1989—），男，漢族，四川內(nèi)江人，碩士，高級工程師，研究方向為水利工程新材料研究，主要從事水利工程新材料研究工作。

電子郵箱：zhaochuanvip@163.com。