煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測平臺設計

鄭鑫，逯洋，王淵

（1.河北煤炭科學研究院有限公司，河北邢臺 054000；2.河北邁安檢測服務有限公司，河北邢臺 054000）

0 引言

當今煤礦輔助運輸行業得到了大力發展，其中煤礦窄軌車輛因其運輸效率高、耐久性強等特點在各大礦山企業得到了認可，而在實際使用中，煤礦窄軌車輛的運輸設備連接插銷成為安全運輸材料的重大問題，提高車輛連接插銷安全性和穩定性能夠很大程度提高煤礦安全運輸的高效性，因此針對煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測十分重要的。鄧勇等人[1]基于現有檢驗方法和國家標準對檢測儀器進行分析和對比并提出了改進意見和建議；王金利[2]針對連接插銷標準破斷強度無檢驗要求，進行了連接插銷破斷強度測試并分析，為煤礦輔助輔助運輸設備連接插銷選型提供建議。

1 系統總體結構組成

本文基于AQ1112-2014[3]和MT/T244.1-2020[4]標準要求，搭建煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測平臺，如圖1 所示。

圖1 煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測平臺Fig.1 Coal mine in-use rail vehicle connection bolt detection platform

由圖1 可知，該實驗平臺通過計算機控制測量儀器開關，自動測量連接鏈自然狀態下長度，并控制打標機對連接鏈進行標識打印，最終控制拉力試驗機模擬實現對連接鏈的拉力測試，并進行數據采集，通過計算機顯示具體實驗參數，計算出連接鏈永久伸長率。

2 系統工作原理

2.1 自動測量連接鏈儀器設計

根據標準需要對軌道車輛連接鏈長度進行測量，且測量器具分辨率不應大于0.01 mm，以往實驗人員測量軌道車輛連接鏈長度都以鋼尺直接測量連接鏈自由狀態下長度，如圖2 所示，但連接鏈檢測數量大都以百件起，該方法不僅需要耗費大量人力，且實驗工作人員每次以不同角度去讀數時會帶來不可避免的人為誤差，或者出現人為念錯讀數等影響實驗合格性的重要人為事故，因此此次設計的實驗平臺選取自動測量連接鏈長度的儀器儀表，如圖3 所示。

圖2 人工測量連接鏈圖Fig.2 Linkage diagram of manual measurement

圖3 自動測量連接鏈儀器設計Fig.3 Design of automatic measuring instrument for connecting chain

自動測量儀器工作原理是檢測人員通過2 顯示屏操控3.1 強磁通斷電，通電時有磁性，能牢牢吸住所述被檢件連接插銷；操控2 顯示屏開始實驗，使3.3 位移傳感器和3.4 激光測試儀位于被檢件4 連接插銷頂部平行部位，然后向下移動；當3.4 激光測試儀掃描到被檢件4 連接插銷最末端沒有固體進行掃描時，3.3 位移傳感器停止位移；此時3.3 位移傳感器所走過的路程通過電路傳達到2 電視屏內，并通過2 顯示屏顯示3.3 位移傳感器位移總數。

該自動測量儀器在實際運行時操縱靈活方便，被檢件安裝與拆卸方便，降低了人為誤差和人工工作量。

2.2 連接鏈標識儀器

實驗中需要對每個車輛連接插銷進行檢測，所以需要對每個連接插銷進行標識，以往實驗人員對連接插銷進行標識的辦法是在被檢件上部用紙張寫上被檢件標識。但在實際工作中，隨著實驗檢測過程中或時間推移，被檢件的標識會出現脫落、模糊不清等問題，對以后復檢和其他檢測帶來很大麻煩。因此針對這個問題，此次設計選用工業打標機對被檢件進行標識，如圖4 所示。

圖4 工業打標機圖Fig.4 Industrial marking machine diagram

2.3 拉力試驗機

傳統常規的拉力試驗機自動記錄數據都是10 kN 和最大載荷時的數據，而這2 個實驗數據都無法作為煤礦在用軌道車輛連接插銷數據，所以只能根據軟件自帶實驗曲線圖進行選取，但由于軟件自帶實驗曲線圖分辨率的問題，實驗操作人員無法高效精準找到被檢件拉力值所對應的位移。針對這個問題，此次設計對拉力試驗機進行改進，被檢件拉力值所對應的位移數據不再需要從曲線變化圖中找取，而是直接顯示，如圖5 所示。

圖5 連接插銷強度實驗Fig.5 Connection pin strength experiment

同時改進的量具零點位置與連接插銷相對靜止，解決了夾具變形影響測量結果精準度的問題。

3 檢測煤礦在用軌道車輛連接插性能測試

3.1 二倍最大靜荷重實驗方法

先將整個連接插銷固定在圖6 所示的夾具上，并通過電腦控制拉力機勻速加載到最大靜荷重，測量被檢連接鏈的長度L0；然后以不大于9.8 MPa/s的加載速率連續加載至二倍最大靜荷重，最終再卸載至最大靜荷重，測量被測連接鏈的長度L1。連接鏈永久伸長量和伸長率計算如下：

圖6 被檢件安裝夾具Fig.6 Installation fixture of inspected parts

式中：△L 為連接鏈永久伸長量；δ 為永久伸長率。

3.2 實驗結果與分析

此次實驗平臺在室溫25 ℃，濕度44%RH，對149 副φ32 mm 連接插銷進行拉力實驗，圖7 為實驗樣品。

圖7 連接鏈實驗樣品Fig.7 Experimental samples of connecting chain

實驗前對樣品進行外觀檢查，鍛造連接鏈表面光潔，無裂紋，焊接連接鏈表面光潔，焊口處無裂紋等缺陷；連接鏈無變形，質量為合格產品，有MA 標志證書并在有效期內。

按3.1 所述試驗方法，對149 副φ32 mm 連接插銷進行3 次二倍最大靜荷重試驗拉力實驗，并取平均值，試驗結果如圖8 所示。從圖8 中可以看出，149 副連接插銷永久伸長率都是不超過0.2%，均為合格。

圖8 連接插銷永久伸長率Fig.8 Permanent elongation of connecting pin

4 結語

針對煤礦在用軌道車輛連接插銷智能化檢測前提，本文設計了一套檢測系統，首先通過控制自動測量儀器對被檢連接插銷進行長度測量，通過電腦控制打標機對連接插銷進行標識，然后控制拉力機對連接插銷進行拉力實驗，并通過數據采集顯示連接插銷伸長位移，判斷連接插銷永久伸長率是否達標。該實驗平臺用于檢測煤礦在用軌道車輛連接插銷性能測試，為井下安全運輸提供了很大的幫助。