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(jī)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(jī)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(jī)上,進(jìn)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(jī)械性能。鏈條及接鏈環(huán)的機(jī)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(dá)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(jī)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(jī)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(qiáng)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(jī)上進(jìn)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(jī)中進(jìn)行機(jī)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(jī)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(dá)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(jī)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(jī)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(jī)鏈接進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)夾緊油缸往返運動時帶動拉伸鉗口往返,達(dá)到夾緊、松開試件完成試驗的目的。
3.使用方法
啟動試驗機(jī),將試驗機(jī)鉗口的夾緊油缸收回,帶動鉗口底座延著試驗機(jī)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(jī)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(jī),將夾緊油缸推出,帶動鉗口底座沿著試驗機(jī)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(jī)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(jī)的試驗中,并解決了國內(nèi)外研發(fā)大噸位試驗機(jī)裝夾裝置存在的難題。此項鏈條機(jī)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(bǔ)了國內(nèi)外空白。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12718-2009礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈