煤礦在用軌道車輛連接插銷檢驗(yàn)方法及儀器改進(jìn)

鄧勇 禹偓 李樂

（貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550023）

0 引言

在煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸過程中，工作人員需要知道所使用的窄軌車輛所屬部件的情況。對車輛連接件情況的掌握，不僅能提高運(yùn)輸工作效率，而且對工作人員安全及礦井正常生產(chǎn)是極大的保障。怎樣精確測量連接插銷永久變形量，就成了檢測人員的難題。

1 變形量測試的基本原理

試驗(yàn)是模擬煤礦窄軌車輛的工作運(yùn)行狀態(tài)，來確定對應(yīng)的變形量。在試驗(yàn)過程中，要求測試在水平狀態(tài)下進(jìn)行。在連接件的一端逐步施加拉力，連接件拉緊后所產(chǎn)生的位置變化就是對應(yīng)的變形量。

2 檢驗(yàn)方法

國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的《煤礦安全規(guī)程》和AQ 1113—2014《煤礦在用窄軌車輛連接插銷檢驗(yàn)規(guī)范》分別對連接插銷的檢測年限、檢測結(jié)果做出了相應(yīng)的要求：連插銷在2倍最大靜荷重試驗(yàn)時(shí)應(yīng)無裂紋，永久彎曲變形量不超過公稱直徑的0.2%。

插銷試驗(yàn)運(yùn)行程序一般為：將試驗(yàn)插銷與專用試驗(yàn)機(jī)的插銷連接件連接好，試驗(yàn)機(jī)加載0.5倍最大靜荷重（為了消除連接件之間受力而產(chǎn)生的擠壓變形造成的測量誤差，要預(yù)先給連接插銷施加預(yù)緊力），然后降至1 kN，再將試驗(yàn)機(jī)加載到最大靜荷重，記錄此時(shí)位置，以不大于9.8 MPa/s的加載速率勻速加載至2倍最大靜荷重，之后逐漸卸載至最大靜荷重，再次記錄位置，兩次位置之間的差值，就是插銷的永久彎曲變形量。

MT 244.2—2005《煤礦窄軌車輛連接件連接插銷》的負(fù)荷試驗(yàn)是將插銷安放在卡具上后，連續(xù)加載到10 kN，記錄原始數(shù)據(jù)，然后再加載負(fù)荷到350 kN，讀出標(biāo)尺數(shù)據(jù)，兩次數(shù)據(jù)差值為插銷的形變量。插銷的負(fù)荷試驗(yàn)永久彎曲變形量不大于7 mm。

3 目前試驗(yàn)機(jī)

在用連接插銷按照2016版《煤礦安全規(guī)程》中416條（四）中的規(guī)定進(jìn)行檢測，但是現(xiàn)在市面上的試驗(yàn)機(jī)，都是以MT 244.2—2005《煤礦窄軌車輛連接件連接插銷》標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，對應(yīng)出廠檢驗(yàn)：試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)是10 kN時(shí)的數(shù)據(jù)和最大載荷時(shí)的數(shù)據(jù)。這兩個(gè)數(shù)據(jù)顯然不能用作煤礦中在用窄軌車輛連接插銷的數(shù)據(jù)，因而，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，只能通過曲線圖來讀取。例如：有一φ40連接插銷，最大靜荷重為17.5 kN，2倍最大靜荷重為35 kN，試驗(yàn)曲線如圖1所示。

最大靜荷重17.5 kN時(shí)，加載段位移為1.333 mm，卸載段位移為1.374 mm。

圖1 儀器改進(jìn)前最大靜荷重對應(yīng)的位置：拉緊力加載段和卸載段

4 存在問題

從上面實(shí)例中可以發(fā)現(xiàn)：雖然插銷結(jié)果合格，但數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。造成數(shù)據(jù)不精確的原因如下：

（1）數(shù)據(jù)讀取：由于試驗(yàn)曲線圖的分辨率，鼠標(biāo)焦點(diǎn)很難精確找到所需拉力值對應(yīng)的位移。

（2）試驗(yàn)夾具的變形量與插銷的變形量混合在了一起：插銷的變形量是試驗(yàn)儀器對插銷的擠壓變形，試驗(yàn)夾具的變形量是試驗(yàn)機(jī)夾具各個(gè)接觸點(diǎn)與量尺之間的結(jié)構(gòu)造成的。當(dāng)插銷受力產(chǎn)生變形時(shí)，與插銷接觸的夾具也存在一定的微變形，測量結(jié)果是兩者共同的變形量。

5 改進(jìn)方案

試驗(yàn)機(jī)的改進(jìn)要從數(shù)據(jù)讀取和消除夾具變形量帶來的影響兩個(gè)方面進(jìn)行：

（1）數(shù)據(jù)的讀取不再需要從曲線圖上查找：從數(shù)據(jù)庫里查找最大靜張力所對應(yīng)的位置。

（2）量尺零點(diǎn)位置與連接插銷壁相對靜止：不管夾具形變?nèi)绾危疾粫?huì)對測量結(jié)果有所影響。

插銷安置在圖2所示的卡具上，相比較改進(jìn)前，增加了圖2中的4，量尺零點(diǎn)位置與連接插銷壁相對靜止，有效減少了因夾具機(jī)械應(yīng)力變形產(chǎn)生的測量誤差。增加了量尺，由軟件來記錄最大靜荷重對應(yīng)的位移量，減少了因曲線圖譜分辨率因素給找位移所帶來的誤差。

驗(yàn)證舉例：φ40連接插銷，最大靜荷重為17.5 kN，2倍最大靜荷重為35 kN，試驗(yàn)曲線如圖3所示。

圖2 改進(jìn)后：將插銷放置在卡具上1—試驗(yàn)機(jī)的固定夾具 2—試驗(yàn)機(jī)的移動(dòng)夾具 3—試驗(yàn)插銷4—改造后的量尺

圖3 儀器改進(jìn)后最大靜荷重對應(yīng)的位置：拉緊力加載段和卸載段

最大靜荷重17.5 kN時(shí)，加載段位移為1.095 mm，卸載段位移為1.141 mm，計(jì)算出永久彎曲變形量為0.115%。從軟件查找出17.5 kN對應(yīng)的位置：拉緊力加載段為1.216 mm，卸載段為1.256 mm，計(jì)算出的永久彎曲變形量為0.100%。

6 結(jié)語

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：使用改進(jìn)后的夾具，消除了夾具自身受擠壓產(chǎn)生變形帶來的影響，從儀器數(shù)據(jù)庫里提出的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

連接插銷作為煤礦窄軌車輛連接的重要部件之一，準(zhǔn)確地測定其變形量，不僅可以提高運(yùn)輸效率，而且對安全生產(chǎn)有極其重要的意義。

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程：總局令第87號(hào)[A]，2016.

[2]煤礦在用窄軌車輛連接插銷檢驗(yàn)規(guī)范：AQ 1113—2014[S].

[3]煤礦窄軌車輛連接件 連接插銷：MT 244.2—2005[S].