樊 偉

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原 030032）

圓環(huán)鏈是刮板輸送機的牽引構(gòu)件，當刮板輸送機運行時，圓環(huán)鏈處于高度張緊的狀態(tài)，容易發(fā)生故障。為了達到相關(guān)的質(zhì)量要求，延長其耐久性，有必要圍繞其展開靜拉伸強度試驗，具體圍繞機械性能參數(shù)這一層面而展開。本文采用激光測距法，設(shè)計了一種自動測試裝置，其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)較為簡單，具有高度的可操作性。

1 礦用高強度圓環(huán)鏈的測長和配對

為了提升系統(tǒng)的運行效率，此處選用了礦用高強度圓環(huán)鏈。考慮到鏈條受力均勻性的原則，有必要做好安裝之前的配對工作。配對的精確度將會對后續(xù)運行造成直接影響，因此需要引入礦用鏈條，從而實現(xiàn)對公差的高精度控制，確保其誤差穩(wěn)定在0.5mm范圍內(nèi)。鏈條的加工工序較為復(fù)雜，所涉及到的內(nèi)容也極為豐富，在長期的積累下必然會引發(fā)鏈條延長的問題。當長短不同的鏈條一同進行工作時，短鏈條將會處于劣勢狀態(tài)，由此加劇驅(qū)動輪鏈的負荷，而這也從側(cè)面反映出鏈條配對的重要性。

鏈條配對應(yīng)嚴格遵循指定的方法進行，將其置于地面上，形成一條直線，加之后續(xù)的張緊力作用，可以進一步得出實際的測量長度。此處以25m的鏈條為例展開分析，圍繞上述所提出的方法而展開，由此可以得知其長度達到了25.020m。此外，基于相同的方法展開測量，在此基礎(chǔ)上展開配對工作，此時該鏈條也應(yīng)達到25.020m，而后使用油漆對二者進行標記處理。對二者進行捆綁處理后隨之將其置入箱子內(nèi)，但受礙于箱子規(guī)格偏小的現(xiàn)狀，因此無法良好的容納下2條鏈條?？紤]到此問題，需要將其置于不同的箱子內(nèi)，但也需要做出相應(yīng)的標記處理。在后續(xù)的取出作業(yè)時，應(yīng)做好與匹配信息有關(guān)的記錄工作，同時不允許出現(xiàn)礦井內(nèi)隨即配對的現(xiàn)象。

頻繁展開鏈條尺寸的測量工作，當新鏈條處于初始使用階段，其需要經(jīng)過一定的時間才可進入磨合期，這一過程必然會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，這種伸長現(xiàn)象與塑性變形并沒有直接的關(guān)聯(lián)。當經(jīng)過上述階段后，可以發(fā)現(xiàn)鏈條的磨損率將會處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，基于刮板間測量環(huán)長度的方式，可以進一步得知鏈環(huán)的磨損程度。為了得到合適的鏈環(huán)內(nèi)長測量值，需要確保其處于松弛的狀態(tài)，為了滿足這一條件，可以采取測量鏈環(huán)外長的方式。在測量過程中，應(yīng)充分明確鏈條的實際尺寸，同時分析其制造環(huán)節(jié)所帶來的變形值。當鏈條處于張緊狀態(tài)時，需要使用專業(yè)的量規(guī)展開測量，由此得各環(huán)的尺寸，頻繁對工作面進行檢查，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作。當不具備量規(guī)時，利用卷尺進行測量也是可行的方式。

當鏈條投入使用后，必然會帶來一定的磨損，此時鏈條的節(jié)距不可避免也會出現(xiàn)一定的伸長現(xiàn)象。因此有必要制定出一個切實可行的檢修制度，充分獲悉鏈環(huán)磨損程度以及節(jié)距的變化幅度，從而得知具體的磨損水平。這是展開后續(xù)工作的必要基礎(chǔ)，能夠確保生產(chǎn)工作在安全的環(huán)境下進行。在運行鏈條管理程序時，應(yīng)在指定的技術(shù)人員指導(dǎo)下展開，任何一項操作均需要符合相關(guān)規(guī)范，同時應(yīng)做好程序的維護工作。注重對鏈條節(jié)距的測量，通常情況下需要得知5個環(huán)的段長情況，并獲悉鏈條的外長變化程度。

2 圓環(huán)鏈的靜拉伸強度試驗

以樣本鏈條為基準，對其進行加載作業(yè)，這是圓環(huán)鏈靜拉伸強度試驗的基本內(nèi)容，經(jīng)此環(huán)節(jié)后可以進一步得知伸長率等指標。相較于最小斷應(yīng)力而言，所得到的試驗應(yīng)力應(yīng)達到該值的80%；此外，相較于總伸長率而言，破斷環(huán)節(jié)應(yīng)占據(jù)其中的12%。

2.1 試驗負荷下最大伸長率

在實際試驗中，應(yīng)將樣本牢固放置在試驗設(shè)備上，持續(xù)進行加載作業(yè)，以試驗所提出的負荷為基準，當進行到該值的一半時需要回歸到初始負荷狀態(tài)，此時應(yīng)進行一次測量作業(yè)，由此明確其長度值；而后再次進行加載，此時速度應(yīng)較快，每秒應(yīng)達到20MPa，相較于試驗負荷而言，所得到的實際值應(yīng)為該值的100%～110%?；谏鲜霾僮骱罂梢缘玫较嚓P(guān)數(shù)據(jù)，利用如下公式可以得出實際伸長率：

式中：

l-在試驗負荷狀態(tài)下所得到的標定長度，mm；

l0-建立在初始負荷條件下，其標定長單，mm。

參考相關(guān)規(guī)范可知：對于B級鏈而言，其所帶來的伸長率最大值為1.4，C、D兩級對應(yīng)的標準分別為1.6與1.9。

2.2 破斷負荷及破斷總伸長率

關(guān)于破斷負荷的基本概念，建立在拉伸試驗的基礎(chǔ)之上，是試鏈所具備的負荷極值。當持續(xù)對樣本進行加載處理時，則會引發(fā)斷裂現(xiàn)象，由此可以進一步得知破斷總伸長量l，并進一步得知其總伸長率，具體公式如下：

式中：

?l-發(fā)生破斷現(xiàn)象時的伸長量，借助于負荷拉伸曲線便可以得知，mm；

n-樣本單位鏈所對應(yīng)的環(huán)數(shù)；

P-樣本單位鏈所對應(yīng)的節(jié)距，mm。

靜拉伸曲線如圖1所示。

圖1 靜拉伸曲線

2.3 伸長量的測量方法

在整個圓環(huán)鏈靜拉伸強度試驗中，最為核心的便是參數(shù)的測量工作，其中又以伸長量這一指標尤為重要。整個檢測裝置所涉及到的內(nèi)容極為豐富，其工作原理如圖2所示。

圖2 機械裝置

借助于半圓銷結(jié)構(gòu)可以完成對圓環(huán)鏈4的連接處理，使其緊固的置于梯形卡塊上，加之磁吸力的作用，可以將其牢牢地放置在L型測量桿上。圓環(huán)鏈的下方區(qū)域需要設(shè)置一個激光測距傳感器，確保測試頭能夠與測量桿處于相對的位置。在進行加載時，應(yīng)當持續(xù)對試樣進行拉伸處理，由此延長測桿與傳感器的間距，這可以得出加大拉伸量的問題。在本系統(tǒng)中，使用型號為H-PT50的極光測距傳感器，其具有高度的穩(wěn)定性，同時尺寸較小，因此有助于安裝工作的進行。采用L型可伸縮的測量桿，一方面可以擴大側(cè)頭端的尺寸，另一方面可以提升測量精度。

3 自動檢測裝置硬件設(shè)計

從檢測裝置的組成上看，其主要由上下位機兩大部分組成。下位機設(shè)置有單片機，涉及到大量的傳感器以及電源等模塊。

在進行檢測時，最為重要的是拉力信號，它需要借助于傳感器接收，借助于電路可以對其進行A/D轉(zhuǎn)換，而后將該信號進一步傳輸給單片機，從而展開相關(guān)的數(shù)據(jù)處理工作，并將其進行存儲與顯示處理，最終到達上位機之中。

系統(tǒng)的下位機主要由ATmega128單片機構(gòu)成，具有豐富的功能，諸如A/D轉(zhuǎn)換或是輸出等。調(diào)理電路可以實現(xiàn)對所獲得的模擬量展開處理，進行相關(guān)的變化以及濾波處理，從而得到0-5V的輸入信號，此時可以滿足于A/D轉(zhuǎn)換器的要求。為了確保與上位機的穩(wěn)定通信，此處為之適配了RS-232串行通信接口，由此完成與上位機的數(shù)據(jù)交換工作。使用的是LCD 1602顯示器，并為之適配了矩陣式鍵盤，由此達到了人機交互的效果。借助于鍵盤，可以完成參數(shù)的設(shè)置工作，并將其精準地顯示出來。

4 高強度圓環(huán)鏈靜拉伸試驗自動檢測裝置應(yīng)用

4.1 應(yīng)用范圍

600T電液伺服臥式拉力試驗機主要用于鏈條等較長試樣的拉伸性能試驗，測定其力學(xué)性能參數(shù)。

4.2 技術(shù)性能特點

（1）利用原600T電液伺服臥式拉力試驗機主機、油源、電器系統(tǒng)，保證不低于原機的所有性能指標。

（2）控制系統(tǒng)改造

采用德國DOLI公司全數(shù)字EDC220測控器與電液伺服技術(shù)和計算機系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了試驗力（應(yīng)力）、位移等全閉環(huán)控制方式，并且控制方式可以在試驗過程中無沖擊平滑轉(zhuǎn)換，完成試驗方法所要求的全自動程序控制試驗，實時動態(tài)顯示試驗狀態(tài)，自動采集、存儲數(shù)據(jù)，繪制多種試驗曲線，計算試驗結(jié)果，求取試驗參數(shù)，并且軟件還具有再分析功能（存儲和再現(xiàn)試驗過程及結(jié)果），打印試驗報告（包括曲線和結(jié)果）。全數(shù)字測控器EDC220具有如下特點 ：

①基于FPGA（高密度現(xiàn)場可編程門陣列）的技術(shù)，其特點是高速處理能力、超低噪聲、高抗干擾、高采樣頻率（100次/s）。②測力分辨率高（24位），且內(nèi)外不分檔，全程分辨率不變，用戶可根據(jù)試驗需要自行設(shè)定。③測力傳感器為負荷式傳感器。④開放式數(shù)據(jù)聯(lián)接接口，可實現(xiàn)試驗力、變形、位移等閉環(huán)控制，以多步驟方式控制恒試驗力、恒變形、恒位移、勻應(yīng)力速率、勻應(yīng)變速率、勻位移速率。在試驗過程中試驗力、變形、位移三種控制方式之間可無沖擊、平滑轉(zhuǎn)換。⑤具有自動調(diào)零、自動標定等功能。⑥具有超載、超行程、過壓、過流、過熱等保護功能。

礦用高強度圓環(huán)鏈是煤礦井下機械化采煤的主要設(shè)備刮板輸送機上的傳送鏈，是設(shè)備的關(guān)鍵件和易損件。刮板輸送機在井下工作時，礦用高強度圓環(huán)鏈除循環(huán)承載承受拉一拉疲勞外，還會受到接觸疲勞、沖擊、彎曲、磨損、腐蝕等。由于鏈條設(shè)計、制造、使用、維護以及服務(wù)和工作條件的影響會導(dǎo)致各種鏈條失效的出現(xiàn)(包括應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞斷裂)，將會嚴重影響煤礦的正常生產(chǎn)，給煤礦造成較大的經(jīng)濟損失。礦用高強度圓環(huán)鏈靜拉伸試驗自動檢測裝置可以提高鏈條的制造質(zhì)量，礦用高強度圓環(huán)鏈的質(zhì)量高低直接影響煤礦的煤炭產(chǎn)量和效益。

5 結(jié)語

綜上所述，本文圍繞圓環(huán)鏈伸長量展開探討，提出一些可行的檢測方式，能夠滿足不同型號圓環(huán)鏈靜拉伸試驗。所提出的檢測裝置具有高度的自動化水平，對于行業(yè)的發(fā)展起到了強有力的推動作用。