煤礦企業(yè)鏈條機械性能試驗的拉伸鉗口專用裝置的研制

祖冬梅

摘 要：本文在分析實際生產(chǎn)過程出現(xiàn)的問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新的鏈條機械性能試驗的拉伸鉗口專用裝置，防止了試驗工裝受力變形、斷裂和位移問題，保證了機械性能試驗數(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；拉伸鉗口；裝置

拉伸試驗是將實驗材料裝在拉伸試驗機上，進行拉伸試驗以測得材料之應(yīng)變曲線圖，用以分析材料的機械性能。鏈條及接鏈環(huán)的機械性能拉伸試驗是礦用鏈條生產(chǎn)廠家判定產(chǎn)品合格與否的依據(jù)，保證生產(chǎn)的鏈條完全達到并符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的各項技術(shù)指標(biāo)。拉伸試驗鉗口裝置是連接鏈條與拉伸試驗機的工裝夾具，其結(jié)構(gòu)及性能直接影響到試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一、問題提出

原有傳統(tǒng)的試驗工裝已經(jīng)延續(xù)使用了30多年，試驗中，隨著試驗力的增加試驗工裝產(chǎn)生彈性變形和位移，多年來根據(jù)無數(shù)次的測量分析結(jié)果表明試驗工裝產(chǎn)生的彈性變形量為試驗數(shù)據(jù)的1%～2%，試驗機的 “破斷延伸率”是將試驗工裝產(chǎn)生的彈性變形與試驗鏈條的變形量加在一起計算的結(jié)果，嚴(yán)重影響了試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。GB/T12718-2009礦用高強度圓環(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機上進行拉伸試驗，加上工裝產(chǎn)生的彈性變形量，試驗鏈條就合格了，造成試驗數(shù)據(jù)誤差。

試驗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)常傷及試驗人員。

二、問題分析

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

試驗完成后取下試驗樣品，此時試驗鏈條兩端經(jīng)過大負(fù)荷的拉伸試驗力已產(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，由于試驗鏈條破斷時產(chǎn)生的反沖擊力造成試驗工裝斷裂，每年造成約60件左右梯形卡塊試驗工裝斷裂，年消耗梯形卡塊試驗工裝費用約30.8萬元。300件左右半圓銷斷裂，年消耗半圓銷費用約11.7萬元。年共消耗工裝費用多達42.5萬元以上。工裝消耗成本高，裝卡試驗樣品費時費力。

三、設(shè)計思路與方案

（一）設(shè)計思路

在保證操作人員安全的前提下，解決試驗裝夾裝置的受力變形、斷裂及位移問題，保證機械性能試驗數(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)計方法，設(shè)計一種新的鏈條機械性能試驗的拉伸鉗口專用裝置（圖3），能夠方便、快速裝夾試驗鏈條。利用檢驗人員氣割取樣時剩下的半個鏈環(huán)來代替以往的半圓銷，裝入試驗鏈條或接鏈環(huán)中，通過拉伸試驗鉗口與試驗機鏈接進行試驗，節(jié)約成本。

（二）設(shè)計方案

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放置，組合構(gòu)成鏈條機械性能試驗的拉伸鉗口專用裝置。在鉗口內(nèi)側(cè)增加一處凸起平臺和兩處定位面起到定位作用，鉗口內(nèi)部設(shè)置三個內(nèi)模型腔，鉗口外側(cè)兩邊的燕尾凸臺與試驗機的鉗口底座相對應(yīng)的燕尾凹槽相聯(lián)接。

采用拉伸鉗口與試驗機夾緊油缸鏈接，頂端由液壓缸支撐，抵消和釋放了大部分在試驗鏈條斷裂時產(chǎn)生的大于兩倍試驗力的反沖擊力，杜絕了試驗工裝斷裂，增加了試驗鉗口的使用壽命，每年還可節(jié)約大量的一體式梯形卡塊試驗裝置的加工和制造費用。當(dāng)試驗機夾緊油缸往返運動時帶動拉伸鉗口往返，達到夾緊、松開試件完成試驗的目的。

3.使用方法

啟動試驗機，將試驗機鉗口的夾緊油缸收回，帶動鉗口底座延著試驗機導(dǎo)向槽向上運動，左、右鉗口底座分開，分別將上下兩組左、右鉗口的燕尾凸臺裝入試驗機上下兩組左、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鏈條的直徑d～d（1+6%）；

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

操作試驗機，將夾緊油缸推出，帶動鉗口底座沿著試驗機導(dǎo)向槽向油缸推出方向運動，直到拉伸左、右鉗口前定位面合攏，此時，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，完成試驗件鏈條的安裝，開始拉伸試驗；

試驗完成后，將夾緊油缸收回，取出試驗鏈條，完成試驗。

四、使用效果

新設(shè)計的拉伸鉗口專用裝置，改善了拉伸試驗工裝的受力狀況，避免和消除了試驗工裝與試驗機拉伸時產(chǎn)生的彈性變形、斷裂和位移，提高了試驗精度。同時可以利用檢驗人員氣割取樣時剩下的半個鏈環(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)用到拉伸試驗機的試驗中，并解決了國內(nèi)外研發(fā)大噸位試驗機裝夾裝置存在的難題。此項鏈條機械性能試驗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)同類試驗首創(chuàng)，填補了國內(nèi)外空白。

參考文獻：

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