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        鋼絞線試驗(yàn)機(jī)無(wú)齒鉗口及夾持結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

        2021-11-11 03:46:54公茂龍姜黎明
        山東冶金 2021年5期

        公茂龍,姜黎明

        (1 山東省計(jì)量科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南250014;2 濟(jì)南鑫光試驗(yàn)機(jī)制造有限公司,山東 濟(jì)南250014)

        1 前 言

        鋼絞線試驗(yàn)機(jī)用來(lái)檢測(cè)鋼絞線的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和彈性模量等力學(xué)性能。目前試驗(yàn)機(jī)上的夾持工具采用V型有齒鉗口+粘有金剛砂的鋁片輔助夾持鋼絞線,這種傳統(tǒng)工具不僅鉗口磨損快,齒容易損傷鋼絞線,且鋁片為消耗品,試驗(yàn)后鋁片不容易清除,效率低、成本高。為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足,設(shè)計(jì)研發(fā)了一種無(wú)齒鋼絞線鉗口及采用該無(wú)齒鋼絞線鉗口的夾持結(jié)構(gòu),解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

        2 傳統(tǒng)鋼絞線有齒鉗口的結(jié)構(gòu)

        傳統(tǒng)V型夾持鉗口帶有均勻斜齒,如圖1所示。傳統(tǒng)方式需要消耗鋁片與金剛砂,并且膠水干燥耗時(shí)長(zhǎng),效率低下。以6 根鋼絲捻制的鋼絞線為例,直接使用帶有均勻斜齒的V型鉗口夾持時(shí),被夾具夾持鋼絞線可近似看做圓柱體,從夾持橫截面可以看出V 形鉗口圍成的等邊四邊形與鋼絞線的圓截面相切,等邊四邊形的4個(gè)邊最多時(shí)與4根鋼絲相切,最少時(shí)只能與其中2 根相切,并且大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),V 型鉗口形成的等邊四邊形不可能同時(shí)與6 根鋼絲都相切,造成鋼絞線6根鋼絲受到的夾持力不均勻,在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中鋼絞線受力后鋼絲之間發(fā)生位置偏移,使得受力整體性變差。夾持力的不均勻,受力大的鋼絲先斷,造成鋼絞線最大力數(shù)值偏小。如試樣在夾頭內(nèi)或距鉗口2 倍鋼絞線公稱直徑內(nèi)斷裂,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)性能要求時(shí),試驗(yàn)無(wú)效。如果發(fā)生這樣的情況,檢測(cè)單位還需聯(lián)系委托方重新送檢,在降低工作效率的同時(shí)還增加檢測(cè)成本。況且V型帶有均勻斜齒的鉗口,在實(shí)驗(yàn)中斜齒很容易磨損,磨損后必須重新更換,增加試驗(yàn)成本。為了提高V型鉗口的試驗(yàn)準(zhǔn)確性,往往會(huì)通過(guò)使用涂有金剛砂的V型鋁片作為輔助,在使用前需要用膠水涂滿V 型鋁片內(nèi)部,均勻撒上金剛砂,待膠水干燥后,用鋁片覆蓋夾持部分,操作控制盒,鉗口夾持鋁片,鋁片與金剛砂配合增大摩擦力的同時(shí)也能使鋁片受力均勻。但即使是使用鋁片做輔助,最大力標(biāo)準(zhǔn)偏差和斷鉗口比例也比較高,而且鋁片僅能在拉伸試驗(yàn)中使用一次,不可重復(fù)利用;同時(shí),由于鋁片表面粘有的金剛砂在試驗(yàn)過(guò)程中受到擠壓后部分剝落,試驗(yàn)結(jié)束后需要及時(shí)清理以免損害試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)。金剛砂與鋁片大大增加了試驗(yàn)成本跟試驗(yàn)操作復(fù)雜程度,也降低了試驗(yàn)效率及準(zhǔn)確性。

        圖1 傳統(tǒng)鉗口結(jié)構(gòu)示意圖

        3 鋼絞線無(wú)齒鉗口及夾持結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

        經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)有齒結(jié)構(gòu),磨損嚴(yán)重,如結(jié)構(gòu)改成鉗口無(wú)齒圓弧形夾持面,降低夾持面和鋼絞線相互之間的損傷,可以提高其使用壽命。當(dāng)鋼絞線被圓弧形鉗口夾持時(shí),兩塊圓弧形鉗口圍成了圓形,并且形成的圓形直徑與鋼絞線的公稱直徑相同,能夠保證鋼絞線的6根鋼絲同時(shí)受到有效夾持力,從而保證每根鋼絲受力均勻。形成的圓形均勻包裹住鋼絞線,使鋼絲之間縫隙減少而不會(huì)出現(xiàn)不均勻的位置偏移,以及保證整體受力均勻。鋼絞線最大力平均值:圓弧形>V形(加鋁片)>V形。最大力標(biāo)準(zhǔn)偏差和斷鉗口比例:圓弧形<V 形(加鋁片)<V形。此外,圓弧結(jié)構(gòu)無(wú)需鋁片、膠水及金剛砂的輔助,節(jié)省了拆裝工序和清理步驟,大大降低了成本,提高了效率。

        為此,設(shè)計(jì)了一種鋼絞線無(wú)齒鉗口,結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。夾持面無(wú)齒且弧度對(duì)應(yīng)的圓周角<90°,保證兩個(gè)鉗口對(duì)合時(shí)能夠使鋼絞線所受的夾持力均勻、有效,并且不會(huì)發(fā)生滑移。同時(shí),提高夾持層的硬度,無(wú)齒鋼絞線鉗口通過(guò)熱處理形成夾持層,熱處理硬度控制在HRC 58±3.2,能夠保證無(wú)齒鋼絞線鉗口的整體強(qiáng)度大于鋼絞線的硬度,以減少鉗口損傷,提高使用壽命。夾持層厚度控制在0.4~0.8 mm,夾持層與鉗口本體一體成型,以保證無(wú)齒鋼絞線鉗口的整體強(qiáng)度,提高使用壽命。按照上述工藝加工出的鋼絞線無(wú)齒鉗口,能保證兩個(gè)無(wú)齒鋼絞線鉗口對(duì)鋼絞線的夾持力不會(huì)出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

        圖2 無(wú)齒鋼絞線鉗口

        夾持機(jī)構(gòu)如圖3所示。兩個(gè)相對(duì)的夾持座,在每個(gè)夾持座上裝有無(wú)齒鋼絞線鉗口,使每個(gè)夾持座包括夾持座本體上設(shè)有第一滑動(dòng)部,無(wú)齒鋼絞線鉗口的背面設(shè)有與第一滑動(dòng)部配合滑動(dòng)的第二滑動(dòng)部,分設(shè)于第一滑動(dòng)部?jī)啥说南尬徊?,以使無(wú)齒鋼絞線鉗口被限制在第一限位部中滑動(dòng),以及兩個(gè)夾持口的軸線到鉗口本體兩側(cè)部的垂直距離相等。上述設(shè)置方式,可以實(shí)現(xiàn)夾持口與鋼絞線在同一軸線上的快速定位。

        圖3 夾持機(jī)構(gòu)

        在無(wú)齒鋼絞線鉗口報(bào)廢或更換其他尺寸鉗口時(shí),可通過(guò)拆卸限位部實(shí)現(xiàn)無(wú)齒鋼絞線鉗口從夾持座上滑出。同時(shí),兩個(gè)夾持座固定在試驗(yàn)機(jī)上,夾持時(shí)兩個(gè)夾持座配合相對(duì)移動(dòng),無(wú)齒鋼絞線鉗口的夾持面夾持住鋼絞線,進(jìn)而測(cè)試鋼絞線的力學(xué)性能,并且鉗口上可平行開設(shè)多個(gè)圓弧夾持口,可以是同一規(guī)格圓弧也可以是不同規(guī)格圓弧,只需確保一對(duì)鉗口配合時(shí)相對(duì)圓弧的規(guī)格相同,能夠在試驗(yàn)過(guò)程中不需拆卸鉗口,直接通過(guò)滑動(dòng)鉗口進(jìn)行切換,在不影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下,可以增加鉗口的使用率,降低試驗(yàn)成本,減少鋼絞線預(yù)應(yīng)力拉伸試驗(yàn)的操作步驟,提高試驗(yàn)效率。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        無(wú)齒鋼絞線鉗口不但克服了傳統(tǒng)鋼絞線有齒鉗口使用不方便、效率低等缺點(diǎn),還能保證鋼絞線受力均勻提升試驗(yàn)的準(zhǔn)確性,而且在鉗口上平行設(shè)有多個(gè)夾持口可以減少鉗口的數(shù)量,無(wú)需拆下,直接滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾持口切換的使用;無(wú)齒鋼絞線鉗口在夾持座上移動(dòng)時(shí),在其中一個(gè)夾持口移動(dòng)到夾持位時(shí),可以被固定,也可以不固定,因?yàn)殇摻g線被夾持拉緊后,無(wú)齒鋼絞線鉗口不在夾持座上滑動(dòng),且設(shè)計(jì)有定位裝置,保證切換后上下鉗口的同軸度,節(jié)省了成本,提高了效率。

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