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        圓環(huán)鏈疲勞試驗技術(shù)研究

        2020-02-03 07:23:06楊秀光陸振華嚴(yán)文強(qiáng)欒天野
        工程與試驗 2020年4期
        關(guān)鍵詞:鏈環(huán)夾頭試驗機(jī)

        楊秀光,陸振華,嚴(yán)文強(qiáng),欒天野,姜 紅

        (1.中機(jī)試驗裝備股份有限公司,吉林 長春 130103;2.江蘇華隆興機(jī)械工程有限公司,江蘇 無錫 214000;3.吉林省科技館,吉林 長春 130103)

        1 引 言

        圓環(huán)鏈具有耐磨、耐疲勞、抗拉伸等特點,廣泛應(yīng)用于煤礦開采及運輸設(shè)備中。圓環(huán)鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C(jī)的關(guān)鍵部件,常出現(xiàn)斷鏈、跳牙、跳動、飄鏈、落道以及刮板損壞等故障。其中,斷鏈?zhǔn)菍ιa(chǎn)影響最大的故障。目前對圓環(huán)鏈靜態(tài)試驗研究較多,對圓環(huán)鏈動態(tài)疲勞試驗研究較少。本文結(jié)合電液伺服技術(shù),對圓環(huán)鏈進(jìn)行了疲勞試驗研究。

        2 圓環(huán)鏈疲勞試驗技術(shù)

        2.1 圓環(huán)鏈結(jié)構(gòu)

        根據(jù)GB/T 12718-2009《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈》[2],圓環(huán)鏈鏈條、鏈環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

        圖1 圓環(huán)鏈鏈條

        圖2 鏈環(huán)

        2.2 試驗夾具

        圓環(huán)鏈疲勞試驗夾具如圖3所示,主要由夾頭和固定銷構(gòu)成。固定銷插過圓環(huán)鏈兩端鏈環(huán),并插入夾頭上的銷孔內(nèi),圓環(huán)鏈處在夾頭中間位置。通過對上下夾頭施加力載荷,實現(xiàn)圓環(huán)鏈疲勞試驗。

        圖3 圓環(huán)鏈夾具

        試驗用夾具與鏈環(huán)之間的表面形狀和尺寸應(yīng)符合鏈環(huán)實際承載時的接觸面形狀和尺寸。圓環(huán)鏈、固定銷、夾頭連接形式如圖4所示,夾頭固定鏈環(huán)端要設(shè)計環(huán)形槽,避開第二節(jié)鏈環(huán),保證銷孔疲勞強(qiáng)度要求。夾具上放置第一節(jié)鏈環(huán)的槽不應(yīng)太寬,相比鏈環(huán)寬度大于1mm即可,此槽寬度越小越有利于固定銷抵抗剪切變形。固定銷要按照鏈環(huán)內(nèi)環(huán)尺寸設(shè)計,可在固定銷中間設(shè)計圓弧槽,增加接觸面積,提高固定銷抗剪切能力。

        圖4 圓環(huán)鏈、固定銷、夾頭連接形式

        2.3 試驗設(shè)備

        圓環(huán)鏈疲勞試驗應(yīng)在能夠完成疲勞加載的疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行。目前,疲勞加載試驗機(jī)主要包括電液伺服疲勞試驗機(jī)、電動疲勞試驗機(jī)。圓環(huán)鏈疲勞試驗需要幾百千牛甚至幾千千牛的加載力,電動疲勞試驗機(jī)不適合。因此,采用電液伺服疲勞試驗機(jī)開展圓環(huán)鏈的疲勞試驗。

        電液伺服疲勞試驗機(jī)應(yīng)滿足如下精度指標(biāo):

        (1)疲勞試驗機(jī)的精度等級應(yīng)不小于1級,負(fù)荷示值相對誤差不大于1.0%;

        (2)負(fù)荷示值變動不大于1%;

        (3)在連續(xù)試驗10h內(nèi),平均負(fù)荷示值波動度不大于使用負(fù)荷滿量程的±1%;

        (4)在連續(xù)試驗10h內(nèi),負(fù)荷振幅示值波動度不大于使用負(fù)荷滿量程的±2%。

        2.4 試驗研究

        采用中機(jī)試驗裝備股份有限公司生產(chǎn)的50t電液伺服疲勞試驗機(jī)進(jìn)行圓環(huán)鏈的疲勞試驗(如圖5所示),試樣選用成品鏈環(huán)直邊直徑d=14mm的圓環(huán)鏈,試樣規(guī)格為8節(jié)。試驗加載參數(shù)如表1所示,試驗加載曲線如圖6所示。

        表1 試驗加載參數(shù)

        圖5 圓環(huán)鏈疲勞試驗

        圖6 試驗加載曲線

        試驗加載10492次,鏈環(huán)發(fā)生斷裂,如圖7所示。斷裂鏈環(huán)為從上數(shù)第6節(jié)鏈環(huán),斷裂鏈環(huán)如圖8所示。可以看出,鏈環(huán)屬于脆性材料,截面無縮頸現(xiàn)象,鏈環(huán)發(fā)生斷裂的位置為鏈環(huán)焊接處。鏈環(huán)先是從焊接位置斷裂,在拉力作用下鏈環(huán)產(chǎn)生塑性變形,繼續(xù)被拉伸,直到鏈環(huán)另一側(cè)也斷裂,試驗停止。

        圖7 斷裂試樣

        圖8 斷裂鏈環(huán)

        3 結(jié) 論

        針對礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的特點,設(shè)計了圓環(huán)鏈試驗夾具,利用電液伺服疲勞試驗機(jī)對鏈環(huán)直邊直徑為14mm的8節(jié)圓環(huán)鏈進(jìn)行了疲勞試驗,驗證了圓環(huán)鏈疲勞試驗的可行性,為圓環(huán)鏈的疲勞試驗研究提供了依據(jù)。

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