杨秀光,陆振华,严文强,栾天野,姜 红
(1.中机试验装备股份有限公司,吉林 长春 130103;2.江苏华隆兴机械工程有限公司,江苏 无锡 214000;3.吉林省科技馆,吉林 长春 130103)
圆环链具有耐磨、耐疲劳、抗拉伸等特点,广泛应用于煤矿开采及运输设备中。圆环链是刮板输送机的关键部件,常出现断链、跳牙、跳动、飘链、落道以及刮板损坏等故障。其中,断链是对生产影响最大的故障。目前对圆环链静态试验研究较多,对圆环链动态疲劳试验研究较少。本文结合电液伺服技术,对圆环链进行了疲劳试验研究。
根据GB/T 12718-2009《矿用高强度圆环链》[2],圆环链链条、链环结构如图1、图2所示。
图1 圆环链链条
图2 链环
圆环链疲劳试验夹具如图3所示,主要由夹头和固定销构成。固定销插过圆环链两端链环,并插入夹头上的销孔内,圆环链处在夹头中间位置。通过对上下夹头施加力载荷,实现圆环链疲劳试验。
图3 圆环链夹具
试验用夹具与链环之间的表面形状和尺寸应符合链环实际承载时的接触面形状和尺寸。圆环链、固定销、夹头连接形式如图4所示,夹头固定链环端要设计环形槽,避开第二节链环,保证销孔疲劳强度要求。夹具上放置第一节链环的槽不应太宽,相比链环宽度大于1mm即可,此槽宽度越小越有利于固定销抵抗剪切变形。固定销要按照链环内环尺寸设计,可在固定销中间设计圆弧槽,增加接触面积,提高固定销抗剪切能力。
图4 圆环链、固定销、夹头连接形式
圆环链疲劳试验应在能够完成疲劳加载的疲劳试验机上进行。目前,疲劳加载试验机主要包括电液伺服疲劳试验机、电动疲劳试验机。圆环链疲劳试验需要几百千牛甚至几千千牛的加载力,电动疲劳试验机不适合。因此,采用电液伺服疲劳试验机开展圆环链的疲劳试验。
电液伺服疲劳试验机应满足如下精度指标:
(1)疲劳试验机的精度等级应不小于1级,负荷示值相对误差不大于1.0%;
(2)负荷示值变动不大于1%;
(3)在连续试验10h内,平均负荷示值波动度不大于使用负荷满量程的±1%;
(4)在连续试验10h内,负荷振幅示值波动度不大于使用负荷满量程的±2%。
采用中机试验装备股份有限公司生产的50t电液伺服疲劳试验机进行圆环链的疲劳试验(如图5所示),试样选用成品链环直边直径d=14mm的圆环链,试样规格为8节。试验加载参数如表1所示,试验加载曲线如图6所示。
表1 试验加载参数
图5 圆环链疲劳试验
图6 试验加载曲线
试验加载10492次,链环发生断裂,如图7所示。断裂链环为从上数第6节链环,断裂链环如图8所示。可以看出,链环属于脆性材料,截面无缩颈现象,链环发生断裂的位置为链环焊接处。链环先是从焊接位置断裂,在拉力作用下链环产生塑性变形,继续被拉伸,直到链环另一侧也断裂,试验停止。
图7 断裂试样
图8 断裂链环
针对矿用高强度圆环链的特点,设计了圆环链试验夹具,利用电液伺服疲劳试验机对链环直边直径为14mm的8节圆环链进行了疲劳试验,验证了圆环链疲劳试验的可行性,为圆环链的疲劳试验研究提供了依据。