煤礦企業(yè)鏈條機(jī)械性能試驗(yàn)的拉伸鉗口專用裝置的研制

祖冬梅

摘 要：本文在分析實(shí)際生產(chǎn)過程出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新的鏈條機(jī)械性能試驗(yàn)的拉伸鉗口專用裝置，防止了試驗(yàn)工裝受力變形、斷裂和位移問題，保證了機(jī)械性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度，裝夾快捷方便，安全可靠。

關(guān)鍵詞：鏈條；性能試驗(yàn)；拉伸鉗口；裝置

拉伸試驗(yàn)是將實(shí)驗(yàn)材料裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)以測(cè)得材料之應(yīng)變曲線圖，用以分析材料的機(jī)械性能。鏈條及接鏈環(huán)的機(jī)械性能拉伸試驗(yàn)是礦用鏈條生產(chǎn)廠家判定產(chǎn)品合格與否的依據(jù)，保證生產(chǎn)的鏈條完全達(dá)到并符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。拉伸試驗(yàn)鉗口裝置是連接鏈條與拉伸試驗(yàn)機(jī)的工裝夾具，其結(jié)構(gòu)及性能直接影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一、問題提出

原有傳統(tǒng)的試驗(yàn)工裝已經(jīng)延續(xù)使用了30多年，試驗(yàn)中，隨著試驗(yàn)力的增加試驗(yàn)工裝產(chǎn)生彈性變形和位移，多年來根據(jù)無數(shù)次的測(cè)量分析結(jié)果表明試驗(yàn)工裝產(chǎn)生的彈性變形量為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的1%～2%，試驗(yàn)機(jī)的 “破斷延伸率”是將試驗(yàn)工裝產(chǎn)生的彈性變形與試驗(yàn)鏈條的變形量加在一起計(jì)算的結(jié)果，嚴(yán)重影響了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。GB/T12718-2009礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈規(guī)定：破斷負(fù)荷最小伸長率大于12%，如果試驗(yàn)鏈條本身的破斷延伸率在11～12%，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而用原有一體式梯形卡塊工裝在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，加上工裝產(chǎn)生的彈性變形量，試驗(yàn)鏈條就合格了，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差。

試驗(yàn)件受力變形后難以拆卸，需要人工敲砸將拉伸變形后的鏈條與工裝分開，敲碎飛濺的金屬物碎塊經(jīng)常傷及試驗(yàn)人員。

二、問題分析

（一）多年沿用的鏈條、接鏈環(huán)的拉伸試驗(yàn)裝夾方法主要是：將鏈條兩端分別用半圓銷穿過一個(gè)鏈環(huán)再聯(lián)接到梯形卡塊試驗(yàn)工裝內(nèi)，裝入拉伸試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行機(jī)械性能拉伸試驗(yàn)（圖一），隨著試驗(yàn)負(fù)荷加大，試驗(yàn)工裝產(chǎn)生受力變形，梯形卡塊相對(duì)于拉伸試驗(yàn)機(jī)也產(chǎn)生位移，嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

試驗(yàn)完成后取下試驗(yàn)樣品，此時(shí)試驗(yàn)鏈條兩端經(jīng)過大負(fù)荷的拉伸試驗(yàn)力已產(chǎn)生永久性變形，將鏈條兩端的半圓銷死死夾緊無法取出（圖二），此時(shí)必須人工砸出鏈條兩端的半圓銷以便重復(fù)使用。

（二）目前公司生產(chǎn)的鏈條、接鏈環(huán)從φ10到φ56有10多種規(guī)格，由于試驗(yàn)鏈條破斷時(shí)產(chǎn)生的反沖擊力造成試驗(yàn)工裝斷裂，每年造成約60件左右梯形卡塊試驗(yàn)工裝斷裂，年消耗梯形卡塊試驗(yàn)工裝費(fèi)用約30.8萬元。300件左右半圓銷斷裂，年消耗半圓銷費(fèi)用約11.7萬元。年共消耗工裝費(fèi)用多達(dá)42.5萬元以上。工裝消耗成本高，裝卡試驗(yàn)樣品費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

三、設(shè)計(jì)思路與方案

（一）設(shè)計(jì)思路

在保證操作人員安全的前提下，解決試驗(yàn)裝夾裝置的受力變形、斷裂及位移問題，保證機(jī)械性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。打破多年來使用的一體式梯形卡塊工裝的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一種新的鏈條機(jī)械性能試驗(yàn)的拉伸鉗口專用裝置（圖3），能夠方便、快速裝夾試驗(yàn)鏈條。利用檢驗(yàn)人員氣割取樣時(shí)剩下的半個(gè)鏈環(huán)來代替以往的半圓銷，裝入試驗(yàn)鏈條或接鏈環(huán)中，通過拉伸試驗(yàn)鉗口與試驗(yàn)機(jī)鏈接進(jìn)行試驗(yàn)，節(jié)約成本。

（二）設(shè)計(jì)方案

拉伸鉗口專用裝置由左鉗口和右鉗口組成，左、右鉗口結(jié)構(gòu)相同，方向相反，左、右鉗口的前定位面相對(duì)放置，組合構(gòu)成鏈條機(jī)械性能試驗(yàn)的拉伸鉗口專用裝置。在鉗口內(nèi)側(cè)增加一處凸起平臺(tái)和兩處定位面起到定位作用，鉗口內(nèi)部設(shè)置三個(gè)內(nèi)模型腔，鉗口外側(cè)兩邊的燕尾凸臺(tái)與試驗(yàn)機(jī)的鉗口底座相對(duì)應(yīng)的燕尾凹槽相聯(lián)接。

采用拉伸鉗口與試驗(yàn)機(jī)夾緊油缸鏈接，頂端由液壓缸支撐，抵消和釋放了大部分在試驗(yàn)鏈條斷裂時(shí)產(chǎn)生的大于兩倍試驗(yàn)力的反沖擊力，杜絕了試驗(yàn)工裝斷裂，增加了試驗(yàn)鉗口的使用壽命，每年還可節(jié)約大量的一體式梯形卡塊試驗(yàn)裝置的加工和制造費(fèi)用。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)夾緊油缸往返運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)拉伸鉗口往返，達(dá)到夾緊、松開試件完成試驗(yàn)的目的。

3.使用方法

啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，將試驗(yàn)機(jī)鉗口的夾緊油缸收回，帶動(dòng)鉗口底座延著試驗(yàn)機(jī)導(dǎo)向槽向上運(yùn)動(dòng)，左、右鉗口底座分開，分別將上下兩組左、右鉗口的燕尾凸臺(tái)裝入試驗(yàn)機(jī)上下兩組左、右鉗口底座的定位燕尾凹槽內(nèi)，使左、右鉗口相對(duì)放置，將上下兩組左、右鉗口的前定位面的水平距離控制在試驗(yàn)鏈條的直徑d～d（1+6%）；

將半環(huán)套入試驗(yàn)鏈條中，使半環(huán)靠緊第一模型腔內(nèi)底面，半環(huán)肩部跨在左、右鉗口兩凸臺(tái)的第一內(nèi)模型腔上面；

操作試驗(yàn)機(jī)，將夾緊油缸推出，帶動(dòng)鉗口底座沿著試驗(yàn)機(jī)導(dǎo)向槽向油缸推出方向運(yùn)動(dòng)，直到拉伸左、右鉗口前定位面合攏，此時(shí)，半環(huán)外圓弧與左、右鉗口的第一內(nèi)模型腔相結(jié)合匹配，與半環(huán)聯(lián)接的鏈條（立環(huán)）與左、右鉗口的第三內(nèi)模型腔相結(jié)合匹配，與立環(huán)相接鏈環(huán)的圓弧部分與左右鉗口的第二內(nèi)模型腔相結(jié)合匹配，完成試驗(yàn)件鏈條的安裝，開始拉伸試驗(yàn)；

試驗(yàn)完成后，將夾緊油缸收回，取出試驗(yàn)鏈條，完成試驗(yàn)。

四、使用效果

新設(shè)計(jì)的拉伸鉗口專用裝置，改善了拉伸試驗(yàn)工裝的受力狀況，避免和消除了試驗(yàn)工裝與試驗(yàn)機(jī)拉伸時(shí)產(chǎn)生的彈性變形、斷裂和位移，提高了試驗(yàn)精度。同時(shí)可以利用檢驗(yàn)人員氣割取樣時(shí)剩下的半個(gè)鏈環(huán)來代替以往的半圓銷鏈接鏈條或接鏈環(huán)，極大地節(jié)約了試驗(yàn)工裝成本。方便拆卸并可多次重復(fù)使用，解決了以往人工敲砸半圓銷的過程，保證了操作人員的人身安全，提高了生產(chǎn)效率。

五、 結(jié)語

目前，研制的拉伸鉗口專用裝置已經(jīng)應(yīng)用到拉伸試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)中，并解決了國內(nèi)外研發(fā)大噸位試驗(yàn)機(jī)裝夾裝置存在的難題。此項(xiàng)鏈條機(jī)械性能試驗(yàn)的拉伸鉗口專用裝置的研制成功與應(yīng)用，為世界同行業(yè)同類試驗(yàn)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12718-2009礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈