新型金剛石鏈鋸運(yùn)轉(zhuǎn)研究（一）①
——鏈節(jié)容許伸長極限及鏈條壽命計(jì)算

劉志環(huán)，潘曉毅，王進(jìn)保

（1.廣西超硬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林541004；2.國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心，廣西桂林541004；3.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，廣西桂林541004）

新型金剛石鏈鋸運(yùn)轉(zhuǎn)研究（一）①
——鏈節(jié)容許伸長極限及鏈條壽命計(jì)算

劉志環(huán)，潘曉毅，王進(jìn)保

（1.廣西超硬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林541004；2.國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心，廣西桂林541004；3.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，廣西桂林541004）

文章對(duì)用于大板切割新型金剛石鏈鋸的鏈條鏈節(jié)容許伸長極限進(jìn)行了分析計(jì)算，由計(jì)算結(jié)果可知，新型金剛石鏈鋸的鏈節(jié)在設(shè)計(jì)尺寸下的容許伸長極限為△t＝1.59mm；并借此通過鏈條磨損試驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)鏈條使用壽命進(jìn)行推算，由試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果可知每米鏈條使用壽命為73小時(shí)。

金剛石；鏈鋸；伸長極限；使用壽命

1 前言

在過去的文章［1］中，我們介紹了我們中心開發(fā)的一種采用齒形嚙合做無導(dǎo)板化運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行鋸切的新型金剛石鏈鋸，其應(yīng)用于荒料開板時(shí)，比目前現(xiàn)有其它開板工具在鋸切性能和經(jīng)濟(jì)成本方面均具有明顯的優(yōu)勢。本實(shí)驗(yàn)將結(jié)合數(shù)理推導(dǎo)對(duì)該新型金剛石鏈鋸的鏈節(jié)容許伸長極限及鏈條壽命進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)其性能特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步［2］深入的了解，以分析該產(chǎn)品的推廣可行性。

2 新型鏈鋸鏈節(jié)容許伸長極限的計(jì)算

齒形鏈條的鏈環(huán)，按鏈節(jié)伸長的程度，逐漸遠(yuǎn)離鏈輪中心，沿鏈輪輪齒工作面往上爬高。因鏈節(jié)伸長至某一程度時(shí)，鏈條可能完全與鏈輪輪齒脫嚙，因此需計(jì)算鏈條之鏈節(jié)容許伸長極限。

計(jì)算過程如下：

如圖1所示，由于緊邊拉力的作用，銷軸中心O1因鏈節(jié)的伸長沿齒面移動(dòng)一距離a，而至新位置上。此時(shí)鏈節(jié)之容許位移a應(yīng)為鏈輪輪齒工作面長度A的若干分之一，因而設(shè)定公式：

其中：ψ稱余裕系數(shù)；

R0、Ra、γ、β、α、φ、t、s都為已知的設(shè)計(jì)參數(shù)，則輪齒工作面長度參數(shù)b可通過下面的關(guān)系式計(jì)算：

系數(shù)c為計(jì)及鉸鏈中心所在之節(jié)圓的半徑容許伸長極限（因?yàn)殂q鏈因鏈節(jié)伸長而上升是以O(shè)1為基點(diǎn)的，因此－R0＝O1O7應(yīng)為節(jié)圓半徑r的倍數(shù)）。

將a值及A值代入方程（2－1），可以推出：

對(duì)于普通鏈條而言，了保證鏈條的正常運(yùn)行，ψ≤0.8。代入已知設(shè)計(jì)參數(shù)：α＝7.05°、γ＝26.467°、φ＝22.95°、s＝13、r＝11.91

圖1 鏈節(jié)允許伸長極限計(jì)算圖Fig.1 The calculation chart of chain link allowable elongation limit

3 鏈條磨損實(shí)驗(yàn)

鏈條壽命實(shí)驗(yàn)與鋸切石材平方數(shù)無關(guān)，只與其運(yùn)行時(shí)間有關(guān)，其運(yùn)行時(shí)間包括鋸切時(shí)間和空轉(zhuǎn)時(shí)間，故可做實(shí)驗(yàn)。

3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

測試鏈條在一定時(shí)間內(nèi)的鏈節(jié)平均伸長量及鏈寬與銷軸磨損量，從而推算鏈條使用壽命。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

在鏈條運(yùn)行3h后使鏈條渡過磨合期，再將鏈條取下，采用材料萬能試驗(yàn)機(jī)將若干節(jié)鏈條豎直拉緊，拉緊力保持在500N，然后用卷尺測量17節(jié)鏈條的長度L1，共測量4段，并求總長度的平均值；再使鏈條運(yùn)行20h后，使用相同的方法測量17節(jié)鏈條的長度L2，求其平均值。則工作T0＝20h后鏈條單節(jié)平均伸長量

則鏈條壽命可用下面的公式計(jì)算：

其中Δtφ為平均鏈節(jié)允許伸長極限，Δtφ＝1.59mm，Δtt為鏈條工作時(shí)最大彈性伸長量，通過鏈條拉伸實(shí)驗(yàn)可知Δtt＝0.09mm。則有鏈條壽命計(jì)算

公式為：

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 鏈條拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Tensile test of the chain

由此可知，鏈條工作20h后平均伸長量為：

則可計(jì)算出鏈條壽命為：

以安全系數(shù)為85%計(jì)算，鏈條工作壽命為345× 85%＝293h，則每米鏈條使用壽命為：293／4＝73h／m。

以鋸切大理石效率為5.5m2／h計(jì)算，每米鏈條鋸切面積為5.5×73＝365m2／m。以鏈鋸節(jié)塊單位壽命為56m2／m計(jì)算，鏈條安全復(fù)焊次數(shù)為6次。

［1］ 劉志環(huán)，等.荒料開板工具存在的問題及新型工具的研制［J］.超硬材料工程，2008（2）：22-26.

［2］ 劉志環(huán)，等.新型金剛石鏈鋸鋸切試驗(yàn)研究［J］.超硬材料工程，2009（3）：34-38.

［3］ ［蘇］伏羅別耶夫.鏈條傳動(dòng)［M］.

Study on operation feasibility of the new diamond chain saw——Calculation of the chain link＇s allowable elongation limit and chain service life

LIU Zhi-huan，PAN Xiao-yi，WANG Jin-bao
（1.Guangxi Key Laboratory of Superhard Materials，Guilin541004，China；2.National Special Mineral Materials Engineering Research Center，Guilin541004，China；3.China Nonferrous Metal（Guilin）Geology and Mining Co.，Ltd.，Guilin541004，China）

In this paper，the new diamond chain saw＇s chain link allowable elongation limit has been analysed and calculated.The result shows that the chain link allowable elongation limit is 1.59mm in the design size.It makes further service life calculation by chain wear test，and the service life of per meter chain of the new diamond chain saw can be reached 73hours.

diamond；chain saw；elongation limit；service life

TQ164

A

1673－1433（2013）02－0036－03

2013－04－10

劉志環(huán)（1981－），男，工學(xué)碩士，畢業(yè)于中南大學(xué)，現(xiàn)就職于中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心，

從事金剛石制品及相關(guān)技術(shù)開發(fā)工作，E－mail：lzh1713＠163.com。