煤礦企業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過程出現的問題的基礎上，設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據的準確性和精度，裝夾快捷方便，安全可靠。

關鍵詞：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變曲線圖，用以分析材料的機械性能。鏈條及接鏈環的機械性能拉伸試驗是礦用鏈條生產廠家判定產品合格與否的依據，保證生產的鏈條完全達到并符合相關國家標準的各項技術指標。拉伸試驗鉗口裝置是連接鏈條與拉伸試驗機的工裝夾具，其結構及性能直接影響到試驗數據的準確性。

一、問題提出

原有傳統的試驗工裝已經延續使用了30多年，試驗中，隨著試驗力的增加試驗工裝產生彈性變形和位移，多年來根據無數次的測量分析結果表明試驗工裝產生的彈性變形量為試驗數據的1%～2%，試驗機的 “破斷延伸率”是將試驗工裝產生的彈性變形與試驗鏈條的變形量加在一起計算的結果，嚴重影響了試驗數據的準確性和精度。GB/T12718-2009礦用高強度圓環鏈規定：破斷負荷最小伸長率大于12%，如果試驗鏈條本身的破斷延伸率在11～12%，不符合國家標準規定，而用原有一體式梯形卡塊工裝在試驗機上進行拉伸試驗，加上工裝產生的彈性變形量，試驗鏈條就合格了，造成試驗數據誤差。

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常傷及試驗人員。

二、問題分析

（一）多年沿用的鏈條、接鏈環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再聯接到梯形卡塊試驗工裝內，裝入拉伸試驗機中進行機械性能拉伸試驗（圖一），隨著試驗負荷加大，試驗工裝產生受力變形，梯形卡塊相對于拉伸試驗機也產生位移，嚴重影響試驗數據的準確性。

試驗完成后取下試驗樣品，此時試驗鏈條兩端經過大負荷的拉伸試驗力已產生永久性變形，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使用。

（二）目前公司生產的鏈條、接鏈環從φ10到φ56有10多種規格，由于試驗鏈條破斷時產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、設計思路與方案

（一）設計思路

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據的準確性和精度。打破多年來使用的一體式梯形卡塊工裝的設計方法，設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來代替以往的半圓銷，裝入試驗鏈條或接鏈環中，通過拉伸試驗鉗口與試驗機鏈接進行試驗，節約成本。

（二）設計方案

拉伸鉗口專用裝置由左鉗口和右鉗口組成，左、右鉗口結構相同，方向相反，左、右鉗口的前定位面相對放置，組合構成鏈條機械性能試驗的拉伸鉗口專用裝置。在鉗口內側增加一處凸起平臺和兩處定位面起到定位作用，鉗口內部設置三個內模型腔，鉗口外側兩邊的燕尾凸臺與試驗機的鉗口底座相對應的燕尾凹槽相聯接。

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，每年還可節約大量的一體式梯形卡塊試驗裝置的加工和制造費用。當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，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%）；

將半環套入試驗鏈條中，使半環靠緊第一模型腔內底面，半環肩部跨在左、右鉗口兩凸臺的第一內模型腔上面；

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，半環外圓弧與左、右鉗口的第一內模型腔相結合匹配，與半環聯接的鏈條（立環）與左、右鉗口的第三內模型腔相結合匹配，與立環相接鏈環的圓弧部分與左右鉗口的第二內模型腔相結合匹配，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來代替以往的半圓銷鏈接鏈條或接鏈環，極大地節約了試驗工裝成本。方便拆卸并可多次重復使用，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，提高了生產效率。

五、 結語

目前，研制的拉伸鉗口專用裝置已經應用到拉伸試驗機的試驗中，并解決了國內外研發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用，為世界同行業同類試驗首創，填補了國內外空白。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準GB/T12718-2009礦用高強度圓環鏈