煤矿企业链条机械性能试验的拉伸钳口专用装置的研制

摘 要：本文在分析实际生产过程出现的问题的基础上,设计了一种新的链条机械性能试验的拉伸钳口专用装置,防止了试验工装受力变形、断裂和位移问题,保证了机械性能试验数据的准确性和精度,装夹快捷方便,安全可靠.

关 键 词：链条；性能试验；拉伸钳口；装置

拉伸试验是将实验材料装在拉伸试验机上,进行拉伸试验以测得材料之应变曲线图,用以分析材料的机械性能.链条及接链环的机械性能拉伸试验是矿用链条生产厂家判定产品合格与否的依据,保证生产的链条完全达到并符合相关国家标准的各项技术指标.拉伸试验钳口装置是连接链条与拉伸试验机的工装夹具,其结构及性能直接影响到试验数据的准确性.

一、问题提出

原有传统的试验工装已经延续使用了30多年,试验中,随着试验力的增加试验工装产生弹性变形和位移,多年来根据无数次的测量分析结果表明试验工装产生的弹性变形量为试验数据的1%～2%,试验机的“破断延伸率”是将试验工装产生的弹性变形与试验链条的变形量加在一起计算的结果,严重影响了试验数据的准确性和精度.GB/T12718-2009矿用高强度圆环链规定：破断负荷最小伸长率大于12%,如果试验链条本身的破断延伸率在11～12%,不符合国家标准规定,而用原有一体式梯形卡块工装在试验机上进行拉伸试验,加上工装产生的弹性变形量,试验链条就合格了,造成试验数据误差.

试验件受力变形后难以拆卸,需要人工敲砸将拉伸变形后的链条与工装分开,敲碎飞溅的金属物碎块经常伤及试验人员.

二、问题分析

（一）多年沿用的链条、接链环的拉伸试验装夹方法主要是：将链条两端分别用半圆销穿过一个链环再联接到梯形卡块试验工装内,装入拉伸试验机中进行机械性能拉伸试验（图一）,随着试验负荷加大,试验工装产生受力变形,梯形卡块相对于拉伸试验机也产生位移,严重影响试验数据的准确性.

试验完成后取下试验样品,此时试验链条两端经过大负荷的拉伸试验力已产生永久性变形,将链条两端的半圆销死死夹紧无法取出（图二）,此时必须人工砸出链条两端的半圆销以便重复使用.

（二）目前公司生产的链条、接链环从φ10到φ56有10多种规格,由于试验链条破断时产生的反冲击力造成试验工装断裂,每年造成约60件左右梯形卡块试验工装断裂,年消耗梯形卡块试验工装费用约30.8万元.300件左右半圆销断裂,年消耗半圆销费用约11.7万元.年共消耗工装费用多达42.5万元以上.工装消耗成本高,装卡试验样品费时费力.

三、设计思路与方案

在保证操作人员安全的前提下,解决试验装夹装置的受力变形、断裂及位移问题,保证机械性能试验数据的准确性和精度.打破多年来使用的一体式梯形卡块工装的设计方法,设计一种新的链条机械性能试验的拉伸钳口专用装置（图3）,能够方便、快速装夹试验链条.利用检验人员气割取样时剩下的半个链环来代替以往的半圆销,装入试验链条或接链环中,通过拉伸试验钳口与试验机链接进行试验,节约成本.

拉伸钳口专用装置由左钳口和右钳口组成,左、右钳口结构相同,方向相反,左、右钳口的前定位面相对放置,组合构成链条机械性能试验的拉伸钳口专用装置.在钳口内侧增加一处凸起平台和两处定位面起到定位作用,钳口内部设置三个内模型腔,钳口外侧两边的燕尾凸台与试验机的钳口底座相对应的燕尾凹槽相联接.

采用拉伸钳口与试验机夹紧油缸链接,顶端由液压缸支撑,抵消和释放了大部分在试验链条断裂时产生的大于两倍试验力的反冲击力,杜绝了试验工装断裂,增加了试验钳口的使用寿命,每年还可节约大量的一体式梯形卡块试验装置的加工和制造费用.当试验机夹紧油缸往返运动时带动拉伸钳口往返,达到夹紧、松开试件完成试验的目的.

3.使用方法

启动试验机,将试验机钳口的夹紧油缸收回,带动钳口底座延着试验机导向槽向上运动,左、右钳口底座分开,分别将上下两组左、右钳口的燕尾凸台装入试验机上下两组左、右钳口底座的定位燕尾凹槽内,使左、右钳口相对放置,将上下两组左、右钳口的前定位面的水平距离控制在试验链条的直径d～d（1+6%）；

将半环套入试验链条中,使半环靠紧第一模型腔内底面,半环肩部跨在左、右钳口两凸台的第一内模型腔上面；

操作试验机,将夹紧油缸推出,带动钳口底座沿着试验机导向槽向油缸推出方向运动,直到拉伸左、右钳口前定位面合拢,此时,半环外圆弧与左、右钳口的第一内模型腔相结合匹配,与半环联接的链条（立环）与左、右钳口的第三内模型腔相结合匹配,与立环相接链环的圆弧部分与左右钳口的第二内模型腔相结合匹配,完成试验件链条的安装,开始拉伸试验；

试验完成后,将夹紧油缸收回,取出试验链条,完成试验.

四、使用效果

新设计的拉伸钳口专用装置,改善了拉伸试验工装的受力状况,避免和消除了试验工装与试验机拉伸时产生的弹性变形、断裂和位移,提高了试验精度.同时可以利用检验人员气割取样时剩下的半个链环来代替以往的半圆销链接链条或接链环,极大地节约了试验工装成本.方便拆卸并可多次重复使用,解决了以往人工敲砸半圆销的过程,保证了操作人员的人身安全,提高了生产效率.

五、结语

目前,研制的拉伸钳口专用装置已经应用到拉伸试验机的试验中,并解决了国内外研发大吨位试验机装夹装置存在的难题.此项链条机械性能试验的拉伸钳口专用装置的研制成功与应用,为世界同行业同类试验首创,填补了国内外空白.