拉力检测

拉力检测（共4篇）

拉力检测 篇1

0引言

据泉州出入境检验检疫局风险信息搜集, 2015年欧盟委员会非食品类快速预警系统 (RAPEX) 全球鞋服召回313起, 不安全产品的产地涉及23个国家和地区, 其中, 产自中国的鞋服产品被召回次数最多, 共164起、占52.4%, 其他国家149起、占48.6%。从产自中国鞋服的风险原因来看, 绳带勒伤风险111起、占67.7%, 小附件窒息风险21起、占12.8%, 化学风险 (禁用偶氮超标5起、六价铬超标27起) 32起、占19.5%。

由此可见童装小附件拉力检测的重要性。童装小附件拉力不合格的问题, 不仅与产品的质量有直接关系, 也与检测方法的选择、检测过程控制密切相关。根据日常检测不合格情况, 现予以分析对比。

1童装小附件拉力检测方法对比

目前童装小附件拉力检测方法主要有GB/T22704、BS7907、FZ/T81014、SN/T1932.8、SN/T1522共五个。其中FZ/T81014、SN/T1932.8、SN/T1522和GB 31701标准测试方法基本相同, SN/T1932.8检测方法是参照GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》中的A.5.24.6《拉力测试》的方法, 即将样品固定在夹具上, 采用拉力计对童装的小附件进行水平和垂直两个方向的拉力测试。而GB/T22704修改采用BS7907标准的内容, 两个标准均采用强力机测试童装部件脱落强度, 记录部件脱落或破损的最大拉力, GB/T22704标准主要适用于童装生产厂家提高童装的机械安全性。

泉州出入境检验检疫局实验室目前采用FZ/T81014进行童装小附件拉力测试, 试验时将样品夹持在夹具平台上, 采用拉力计对小附件进行垂直方向的拉力测试。使用的拉力计为宁波纺织仪器厂生产的JXW型纽扣拉力试验机, 该设备的压力表经过计量检定。据了解, 目前国外的第三方检测机构基本采用EN71-1《玩具安全第一部分机械和物理性能》方法进行童装小附件拉力测试, 其检测方法与FZ/T81014基本相同。

2日常检测结果分析

近两年, 泉州出入境检验检疫局实验室共检测童装小附件拉力样品186个, 其中不合格61个, 样品不合格率为32.8%, 不合格率较高。

经分析, 检测不合格的情况主要有:一是有的童装领子等边缘处, 多层面料重叠较厚, 使用的五爪扣爪子太短, 导致结合力度不够;二是有的童装使用单层面料缝制扣子, 面料较薄又未使用粘合衬, 容易发生面料整体被拉破而导致扣子脱落;三是有些童装的五爪扣质量较差, 钢度不够, 在一定的拉力作用下脱落;四是选用五爪扣的规格错误, 五爪扣的规格与结合部位的厚度不相适应, 结合力度不够, 导致拉力不合格;五是使用的检测方法未区分附件直径大小所应承受的拉力强度。

日常检测结果的分析情况显示, 检测过程的控制对检测结果直接造成影响, 物性检测过程对检测人员的经验知识形成依赖, 人员培训不足导致对材料的认知偏差、检测方法的选择和操作时样品夹持不当, 就会导致检测过程得不到正确的结果。

3童装小附件拉力检测方法探讨

(1) 小附件拉力检测方法存在规定不明确的问题。FZ/T81014、SN/T1932.8和SN/T1522均未对拉力测试仪中的夹具的规格、尺寸等技术参数作出规定, 也未对样品的夹持做出明确的规定。目前, 实验室使用的纽扣拉力机下夹具的直径约为3cm, 而纽扣处于服装边缘, 为了保持纽扣处于中心, 只能夹持纽扣周围面料的三个面, 对于领子部位只能夹持两个面, 而其余两面处于松弛状态, 这样拉伸时可能存在纽扣受力不平衡的情况。由于童装纽扣基本采用金属扣件铆接的金属扣如五爪扣, 当受力不平衡时容易从其中1到2个爪滑脱而造成脱落。

(2) 水平方向 (与小附件主轴垂直方向) 的拉力测试目前没有合适的夹具。FZ/T81014方法规定要在垂直和平行于婴幼儿服装附件主轴的方向上进行拉力测试, 由于目前婴幼儿服装较常使用五爪扣等金属纽扣, 纽扣紧密钉合在服装面料里面, 只能测试平行于小附件主轴方向的拉力, 对于水平方向 (与小附件主轴垂直方向) 的拉力测试目前没有合适的夹具, 而且测试的力不是水平拉力而是斜拉力。

(3) 检测方法未区分附件直径大小所应承受的拉力强度。如附件直径≤6mm要求脱落强度≥50N, 附件直径>6mm要求脱落强度≥70N。

(4) 目前泉州出入境检验检疫局实验室对小附件拉力测试操作进行了一定的改进, 即采用松弛式夹持, 即夹持后小附件四周布料处于松弛状态, 拉伸时两个方向受力, 其余两个方向处于松弛状态, 使小附件受力相对均匀。

4建议

综上分析, 泉州出入境检验检疫局实验室按照FZ/T81014方法检测童装平行于小附件主轴方向的小附件拉力, 试验设备、试验步骤均符合标准要求。由于该标准本身存在对拉力测试仪夹具规格参数、童装样品的夹持等规定不明确问题, 检测时童装小附件受力可能存不均匀, 因此可能存在不同实验室检测结果差异的情况。

建议:一是对以上前五种检测方法进行统一的补充、完善和具体规定, 缩小差异;二是对小附件的规格大小进行分类, 如附件直径≤6mm要求脱落强度≥50N, 附件直径>6mm要求脱落强度≥70N;三是小附件与面料的接触面用塞规 (厚度0.4mm) 插入超过2mm的进行小附件拉力测试, 否则不测试;四是采用的仪器最好用全自动强力机可省去人工计时的麻烦。

5结论

综上分析和对即将于2016年6月1日正式实施的国家强制性标准GB 31701-2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》附录A的研究, 该标准采用测试与附件主轴平行以一定速度缓慢拉伸至定负荷70N或50N, 保持10秒的测试方法和一个夹钳夹持住附件与产品联结处的织物, 另一夹钳夹持住被测附件的夹持方法进行检测, 并要求附件最大直径>6mm抗拉强力≥70N, 附件最大直径3~6mm抗拉强力≥50N, 附件最大直径≤3mm无法夹持的考核洗涤变化。该标准的测试方法已对前几种进行综合和改进, 对小附件的检测较为科学, 应积极采用。

摘要：本文分析欧盟召回中国鞋服中小附件窒息风险等的情况, 对比和探讨童装小附件拉力的检测方法, 对日常实验室检测结果进行分析和总结, 并对改进和选择检测方法提出建议。

关键词：童装,中小附件,拉力

参考文献

[1]FZ/T81014-2008, 《婴幼儿服装》附录A[S].

[2]SN/T1932.8-2008, 《进出口服装检验规程第八部分:儿童服装》附录B[S].

[3]SN/T1522-2005, 《儿童服装安全技术规范》附录E[S].

[4]GB 31701-2015, 《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》附录A[S].

[5]GB/T22704-2008, 《提高机械安全性的儿童服装设计和生产实施规范》附录B[S].

[6]BS7907:2007, 《提高机械安全性的儿童服装设计和生产实施规范》附录B[S].

减小弹簧初拉力的方法 篇2

弹簧的作用就是充分利用材料的物理特性, 通过一定的转换方式来实现存储和释放能量。借助于弹簧的这种结构特点, 其应用越来越广泛, 对弹簧的各项设计要求也越来越高。影响弹簧性能因素很多, 因此应深入研究并改进弹簧的生产工艺。

某些重要设备上要求制造出弹簧的圈间没有初拉力的密卷圆柱拉伸螺旋弹簧, 允许微量的初拉力须在零和工作负荷允许的偏差之间。卷制后经淬火的弹簧, 淬火、回火的弹簧没有初拉力。但对于不经过淬火、回火的冷卷弹簧, 由于初拉力的存在, 会导致负荷-变形值的不合格。

这里所说的初拉力是指不经淬火的密卷圆柱拉伸弹簧在弹簧圈之间形成的轴向压应力, 拉伸弹簧时当所加载荷超过初拉力后, 弹簧才开始变形。

2 原因分析

(1) 初拉力是密卷圆柱拉伸弹簧在冷卷过程中形成的内力。按GB/T1239.6-1992的弹簧标准, 初拉力值范围的幅度占初应力平均值大小的一半多。设计时选取的初应力若为上限或下限值时, 能使设计初拉力与实际初拉力相差最大为50%;设计选取初应力若为中限值, 则使设计初拉力与实际拉力相差最大为25%, 这样大的设计偏差足以导致弹簧工作负荷下变形量的不合格。 (2) 密卷圆柱拉伸螺旋弹簧产生的初拉力大小受选用的弹簧材料、钢丝直径、弹簧外径、热处理状态以及卷制的圈数等因素的影响。按照拉伸弹簧初拉力的计算公式:Pc=τc×πd3/8D可以看出, 初拉力的大小与钢丝直径和弹簧直径规格有关;另外, 根据常规数据, 碳素钢的弹簧钢丝卷制的弹簧的初拉力比不锈钢卷制的弹簧初拉力大;冷卷弹簧采用低温退火的办法也不能完全消除初拉力。 (3) 受操作过程的影响, 以及操作者经验和技术的影响, 制造的过程中对初拉力无法定量控制。

以上三种原因可因单项偏差造成弹簧弹性不合格, 也可能各单项偏差叠加造成弹簧弹性不合格。

3 减小弹簧初拉力的方法及实验分析

本文提出的减小密卷圆柱拉伸弹簧冷卷时的初拉力的方法是:首先卷制时使弹簧的初拉力最大。生产中可以通过调整送料角度和送料的张紧程度来调整弹簧的初拉力。对于拉伸弹簧还可以用多次调整扭力的特殊方法来获得最大初拉力:即先将金属丝在空心轴上绕制成与所要求螺旋方向相反的密卷弹簧, 并留出一定的金属丝弯头, 将此空心轴的弹簧坯穿入圆柱芯轴上, 把有弯曲的一头插入芯轴孔中, 再通过夹紧装置形成一定张力后, 向相反方向密绕, 这样就形成了具有较大初拉力的弹簧。

然后, 对卷制好的具有最大初拉力的弹簧进行强拉处理, 先测量弹簧的初拉力, 在强拉处理中减小初拉力。强拉处理是对拉伸弹簧把弹簧拉至材料层的应力超过屈服点的过程。弹簧卷制成形后, 测量密卷圆柱拉伸螺旋弹簧的初拉力与逐步减小初拉力的强拉处理逐次增力交替进行。第一次拉伸到试验负荷, 随着拉伸次数的增加, 密卷圆柱拉伸螺旋弹簧所受应力大于弹性极限时, 微量弹性变形开始转变为塑性变形, 初拉力便开始减小, 超出极限偏差的工作负荷或变形也随之进入合格范围。随着强拉处理次数的增加, 初拉力也逐渐减小到0。

试验密卷圆柱拉伸螺旋弹簧, 材料为1Cr18Ni9, 钢丝直径为准1, 各项要求见表1。

按照上述方法试验弹簧5件, 卷制后采用290℃±10℃退火, 结果见表2。

从以上试验数据结果可以看出, 减小初拉力的方法具有可行性。但在操作中受操作者经验和技术的影响, 会出现一些不稳定的状态。

4 结论

利用这种减小密卷圆柱拉伸螺旋弹簧在冷卷时产生的初拉力的方法, 取得了较好的实验和生产实践效果, 这样的工艺改进了使弹簧的负荷-变形值调整到合格状态。

摘要：通过对金属材料密卷圆柱拉伸螺旋弹簧减少初拉力方法的探讨, 为生产制造精度更高的弹簧提供了参考。

关键词：拉伸弹簧,初拉力

参考文献

[1]张英会.弹簧手册[M].北京:机械工业出版社, 2008.

渔船舷侧滚筒绞拉力特性试验 篇3

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料 分别采用乙纶网、锦纶网(表1)及乙纶绳(表2)对舷侧滚筒进行绞拉力特性试验。配重长度为2.8 m,重量分别为215.6 N、372.4 N、529.2 N、686.0 N。

仪器设备 LKN-205扭矩传感器、XSM-N智能扭矩仪、M400系列显示软件等由南京蓝科自动化设备有限公司提供,XCGTs-I舷侧滚筒试验装置由农业部渔业装备与工程技术重点实验室提供。

1.2 试验方法

1.2.1 XCGTs-I舷侧滚筒试验装置

XCGTs-I舷侧滚筒试验装置(图1)采用采用伊顿液压公司提供的6K-985型盘配流液压马达。马达输出端与扭矩仪连接,扭矩仪通过联轴器连接滚筒。滚筒圆周包裹开槽橡胶,外径为196 mm,槽齿宽14 mm,齿高7 mm,共29齿均布在滚筒圆周上(图2)。转速0～50 r/min。滚筒负载时,扭矩通过仪表读取或电脑采集。

1.2.2 试验设计

对1-1#网—2-3#网水平网目裁剪后,将网水平拉直至宽度2.5 m,网将形成不同的水平缩结系数,将网衣或缆绳的一端系缚悬挂配重,另一端绕过舷侧滚筒后固定。包角φ是指网或绳接触滚筒圆弧所对应的圆心角(图3)。设定滚筒的转速35 r/min,通过调整网衣水平缩结系数(分别为0.259、0.500、0.707)[6]、配重重量(分别为215.6 N、372.4 N、529.2 N、686.0 N),以及包角(分别为150°、180°)[7],获得不同的滚筒扭矩值,经换算求得滚筒对网及缆绳的绞拉力。

1.2.2 试验设计

对1-1#网—2-3#网水平网目裁剪后,将网水平拉直至宽度2.5 m,网将形成不同的水平缩结系数,将网衣或缆绳的一端系缚悬挂配重,另一端绕过舷侧滚筒后固定。包角φ是指网或绳接触滚筒圆弧所对应的圆心角(图3)。设定滚筒的转速35 r/min,通过调整网衣水平缩结系数(分别为0.259、0.500、0.707)[6]、配重重量(分别为215.6 N、372.4 N、529.2 N、686.0 N),以及包角(分别为150°、180°)[7],获得不同的滚筒扭矩值,经换算求得滚筒对网及缆绳的绞拉力。

1.2.3 绞拉力的换算

被测试物件与滚筒的绞拉力可以通过摩擦矩进行转换,传感器显示的扭矩去除空载时的扭矩即为摩擦矩,该扭矩在滚筒旋转时,完全作用于被测物件。摩擦矩与滚筒半径的比值即绞拉力,计算公式如下:

Tf=Tn-T0 (1)

F=Tf/r (2)

式中:Tf—摩擦矩, N·m;F—绞拉力,N;Tn—扭矩传感器负载扭矩,N·m;T0—空载扭矩,N·m;r—滚筒半径,mm。

1.2.4 数据处理与分析

每个试样重复≥5次,采用Excel 2011软件进行统计分析。分组试验情况如表3[8]、表4、表5所示。

1.2.5 被测材料与滚筒动摩擦系数

根据欧拉公式[9]:

T1=T0eμφ (3)

式中:φ—网或绳的包角,°;T1—起网负载(本文指配重),N;T0—施加拉力,N,T0=T1-F。

通过式(3)变换,可获得摩擦系数求解公式:

μ=ln(T1/ T0)/φ (4)

2 结果与分析

2.1 渔网水平缩结系数对滚筒绞拉力的影响

水平缩结系数是渔网设计的一个重要参数,一方面影响到网衣的利用面积,另一方面又影响到网线的张力。水平缩结系数大,网片利用面积大,但网线张力增加,容易劳损;水平缩结系数小,网线耗材多,但网线张力小,不易损坏。用户根据网片不同的用途选择相应的水平缩结系数。

网衣的水平拉紧长度为2.5 m,进行滚筒起吊重物绞拉力试验,试验过程中分别采用水平缩结系数为0.259、0.500、0.707的矩形网衣,利用滚筒起吊不同重量,测得平均绞拉力。相同幅面的网,水平缩结系数小的网衣起吊重物时获得较大绞拉力,反之则相对较小。由图4可知,在配重为686.0 N时,水平缩结系数为0.256的渔网获得的平均绞拉力为622.45 N,是系数0.707时的1.09倍,是配重的90.7%。在配重为215.6 N时,缩结系数为0.259的渔网获得的平均绞拉力为183.67,是系数0.707时的1.18倍,是配重的85.2%。可见,若要提起配重,仍需额外的9.3%～14.8%的附加力。

2.2 渔网包角对滚筒绞拉力的影响

舷侧滚筒的不同起网作业工位,会形成起网包角的变化。不同包角会对绞拉特性产生一定的影响。采用1-1#—1-3#网作为试验材料,网衣的水平拉紧长度为2.5 m,在不同的缩结系数下,针对渔网包角150°及180°,如图3包角φ所示,进行了绞拉力试验。 以网衣水平缩结系数为0.50的1-2#网为例(图5),在配重为215.60 N时,包角180°时的绞拉力为173.47 N,包角150°时的绞拉力为163.27 N,相当于180°时绞拉力的94.12%;在配重为686.0 N时,包角180°时的绞拉力为600.0 N,包角150°时的绞拉力为577.55 N,相当于180°时绞拉力的96.3%。 水平缩结系数为0.707的1-3#网,在配重为215.60 N时,包角180°时的绞拉力为155.10 N,包角150°时的绞拉力为151.0 N,相当于180°时绞拉力的97.4%;在配重为686.0 N时,包角180°时的绞拉力为573.5 N,包角150°时的绞拉力为542.9 N,相当于180°时绞拉力的94.7%。 水平缩结系数为0.26的1-1#网,在配重为215.6 N时,包角180°时的绞拉力为183.7 N,包角150°时的绞拉力为173.5 N,相当于180°时绞拉力的94.4%;在配重为686.0 N时,包角180°时的绞拉力为622.4 N,包角150°时的绞拉力为593.9 N,相当于180°时绞拉力的95.4%。 上述数据表明,渔网水平缩结系数不同,各包角的绞拉力与180°包角绞拉力的比值会有变化。总体上舷侧滚筒的绞拉力随包角增加而变大。

2.3 缆绳直径对绞拉力的影响

利用舷侧滚筒可进行快速收放牡蛎延绳,大幅降低操作人员的劳动强度,提高工作效率。因此试验选用直径3-1#—3-3#聚乙烯三股绳进行舷侧滚筒绞拉力研究。在配重为156.8 N时,3-1#缆绳绞拉力为71.43 N,占配重的45.6%。3-2#乙纶绳的绞拉力为75.51 N,占配重的48.2%。3-3#缆绳绞拉力为75.51 N,占配重的48.2%。

在配重为313.6 N时,3-1#缆绳绞拉力为220.41 N,占配重的70.3%。3-2#缆绳绞拉力为255.10 N,占配重的81.3%。3-3#缆绳绞拉力为242.86 N,占配重的77.4%。

在配重为470.4 N时,3-1#的缆绳绞拉力为306.12 N,占配重的65.1%。3-2#的缆绳绞拉力为314.29 N,占配重的66.8%。3-3#的缆绳绞拉力为297.96 N,占配重的63.34%。

在配重为627.2 N时,3-1#的缆绳绞拉力为369.39 N,占配重的58.9%。3-2#的缆绳绞拉力为434.69 N,占配重的69.3%。3-3#的缆绳绞拉力为438.78 N,占配重的70.0%。

上述数据表明,缆绳直径不同,与舷侧滚筒的接触面积不同,因此绞拉力变化较大。

3 讨论

3.1 网的缩结系数、网结节与滚筒的绞拉力

舷侧滚筒的绞拉力通常与网衣水平缩结系数有一定的关系。同样宽幅的网衣,对于系数小的网衣,网目数多、自重增大,在特定包角的情况下,与滚筒的接触面积多,增加了与滚筒的摩擦力,使滚筒的绞拉力增加。从图4可知,绞拉力的提升并未按照系数的减小而等比提升,原因主要在于网衣的结节与滚筒沟槽的匹配。当网衣铺设在滚筒上前后相邻两个网结的距离与沟槽间距一致时,网结将嵌入到沟槽中,滚筒旋转时,橡胶沟槽将推动网结,绞拉网衣移动,同时网线与滚筒橡胶紧密贴合,增大了滚筒的绞拉力。

3.2 被测材料与滚筒动摩擦系数

根据公式(2)和(3),求得1-1#—1-3#乙纶网与滚筒橡胶的动摩擦系数为0.46～0.80,平均动摩擦系数为0.621;2-1#—2-3#锦纶网与滚筒橡胶的动摩擦系数为0.600～0.900,平均动摩擦系数为0.792;3-1#—3-3#缆绳与滚筒橡胶的动摩擦系数为0.225～0.422,平均动摩擦系数为0.347。

3.3 缆绳直径对绞拉力特性的影响

通常缆绳直径越粗,通过滚筒表面的接触面积越大,因此滚筒的绞拉力会增加,但是试验结果表明,缆绳直径与绞拉力并未按线性成比例增长,当缆绳直径达到一定程度后,滚筒的绞拉力增幅缓慢,其原因与缆绳的柔软性有关[10]。较粗的缆绳其柔软性较大,缆绳较硬,难以弯曲,无法与滚筒完全接触,因此摩擦面积增加幅度减少,影响了绞拉性能。同样对于较粗、较硬的网线构成的网衣,滚筒的绞拉性能会差些。

4 结论

网衣的水平缩结系数对舷侧滚筒的绞拉性能具有一定影响。采用系数为0.26的网衣时获得平均绞拉力为负载的90.7%,绞拉力是系数为0.71网衣的1.18倍。同时,舷侧滚筒橡胶沟槽的分布应尽量与网结纵向分布位置相匹配,可增大滚筒的绞拉力。滚筒针对缆绳的绞拉性能不仅与缆绳的直径有关,而且与缆绳的柔软性有关。对于直径较粗、柔软性差的缆绳,为提高滚筒的绞拉特性,可适当增加滚筒直径,增大缆绳与滚筒的包角,从而加大滚筒的绞拉力。

摘要：为了揭示渔船舷侧滚筒对网衣、缆绳的绞拉性能,采用XCGTs-I舷侧滚筒分别对不同水平缩结系数、包角、网目规格的网衣以及不同直径缆绳的绞拉力进行测试。结果显示:绞拉悬挂215.6 N的重物、水平缩结系数为0.26、0.50、0.71的网衣时,舷侧滚筒的绞拉力分别为173.47 N、163.27 N、151.02 N;对于相同水平缩结系数、悬挂215.6 N重物时的网衣,设定网衣包角为150°和180°,滚筒绞拉力分别为173.47 N、183.67N;绞拉直径为10、16、26 mm并悬挂相同的重物的缆绳,较粗的缆绳滚筒绞拉力大。研究表明:网衣水平缩结系数、包角的变化以及缆绳粗细对舷侧滚筒的绞拉性能具有一定影响,舷侧滚筒橡胶沟槽的分布应与网片结节纵向分布位置相匹配,可增大滚筒的绞拉力。

关键词：舷侧滚筒,绞拉力,水平缩结系数,包角,缆绳直径

参考文献

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[2]谌志新.我国渔船捕捞装备的发展方向与重点[J].渔业现代化,2005(4):3-4.

[3]花传祥,朱清澄,许巍.夏季西北太平洋公海秋刀鱼渔场时空分布[J].齐鲁渔业,2010(10):10-13.

[4]陈舜,伍德瀛.贝类养殖技术之二高盐海区太平洋牡蛎延绳式养殖技术[J].中国水产,2003(9):57-59.

[5]迟大华.带传动的动态应力与结构分析[J].机械工程师,1991(4):25-27.

[6]钟为国,郭大德,张荫乔,等.方形目网片的特征及应用探讨[J].淡水渔业,1992(3):8-13.

[7]徐合生.带传动系统中小包角的包角系数分析与实验验证[J].价值工程,2011(33):40-41.

[8]王春成,陈波玲.聚乙烯,聚丙烯,聚酰胺渔网丝线的老化性能试验研究[J].海洋渔业,1989(6):246-250.

[9]方守谦.介绍一种特殊的摩擦力—缠绕摩擦力[J].唐山师专学报,1984(2):75-77.

矿用链条拉力试验机的研制 篇4

目前每年神东刮板链条的维修量已经达到50km, 而且随着工作面的不断增加, 维修数量也不断增加, 这样就有许多链条陆续达到其使用寿命, 为了能够减少成本, 达到重复利用的目的。就需要对这些链条进行相应的检测, 通过检测手段判断是否达到使用寿命。根据煤炭行业标准《MT-T929-2004矿用高强度紧凑链》中有关链条测试的规定, 当链条累计输送量达到产品设计的输送量时, 应至少进行一次破断负荷试验, 链条的破断负荷不得小于公称破断负荷的90%。这样, 许多待报废的链条就可以通过破断试验来判断内部是否完好, 是否能够继续使用。

目前神东使用链条规格有φ34×126、φ38×126、φ38×137、φ42×128/164、φ42×146、φ48×152、φ48×144/160、φ60×181/197, 破断力范围:1420k N~4700k N。由此可以看出, 最大直径已经达到φ60mm, 破断力最大为4700 k N, 目前市场上有的卧式链条拉力试验机均为4000k N以下, 此设备需要定做, 成本较高。为此, 设备维修中心决定自行设计研发。这样不仅可以减低成本, 缩短采购周期, 而且可以锻炼技术人员的设计研发能力, 为以后从大维修到大制造储备技术人才, 奠定了结实技术基础。

1 性能参数

2 卧式链条试验机的组成

主机部分主要包括机架、拉杆、夹头座、夹具、加载油缸、油缸座、活塞杆座、固定板及高精度负荷传感器等部件组成。整体采用钢板焊接框架结构, 利用2.2米液压支架立柱施加力, 通过负荷传感器测力, 然后将相应数据传输到计算机中, 进行自动数据处理, 再将试验曲线在计算机上显示出来, 这样试验操作人员就可以更加直观地看到链条的力学性能, 为链条后续是否能继续投入使用提供了可靠的技术依据。

2.1 机械结构

机架:采用整体框架结构焊接而成, 材料采用高强度钢板Q690, 通过高温预热处理进行焊接, 整体焊接后进行消除应力处理, 这样才可以达到使用要求。

拉杆:采用40Cr棒料车削加工, 并进行调质处理, 达到相应的力学性能要求。

夹头座:设计成楔形机构, 前、后夹头座共两个, 后夹头座与机架通过螺栓固定连接, 后夹头座可以沿着滑道移动, 它与拉杆连接, 把链条用夹具夹紧后放入楔形结构中, 施加拉力时, 楔形机构使夹具越来越紧, 这种机构安全、可靠。并且夹紧时用夹紧油缸自动夹紧, 可以减少操作人员的劳动强度, 操作简单实用。

夹具:为了能够测试不同规格型号的刮板链条, 将夹具设计成可拆换的, 每种规格型号的链条设计制作一种夹具, 这样就可以满足不同规格型号的链条的测试要求。

加载油缸:采用2.2米支架立柱, 反向安装, 即活塞杆升出时, 系统施加拉力, 将回液接入进液管路中, 行程差动回路, 可以提高系统的响应速度。不仅降低成本, 而且减少维护成本。

油缸座:采用箱式机构焊接而成, 并且与立柱底部连接, 通过螺栓固定在机架上。

活塞杆座:用钢板焊接框架和固定板形成受力框架, 中间与活塞杆连接, 两端通过螺栓与拉杆固定连接。当活塞杆动作时, 带动拉杆动作, 从而使前夹头座沿着滑道移动。

整体机械部分焊接时, 首先要高温预热后, 采用二氧化碳气体保护焊机焊接, 焊丝采用高强度焊丝, 焊接后, 要进行保温处理, 然后要通过震动或者热处理的方式进行消除内应力, 并且整机要进行防腐、防锈工艺处理, 才能投入使用。

2.2 控制系统

控制系统是整个卧式链条拉力试验机的核心部分, 由控制系统指挥整个试验过程, 并且担负着整个系统的安全防护功能。控制系统主要由计算机、适配器、PLC、油压力传感器、负荷传感器、比例放大器、比例阀、位置传感器、控制按钮等组成。

采用PLC集中控制, 控制系统需要两个拉力检测源, 通过它们为控制系统提供准确的计算依据;拉力控制系统依然由PLC集中控制, PLC根据检测值对加载油缸进行控制。拉力机测控系统的结构图如图2所示。

2.2.1 硬件部分

计算机:采用联想Erazer X310 (i5 4460) 台式机, 具体参数如下:CPU:Intel酷睿i5 4460;内存容量:8GB;硬盘容量:1TB;显卡芯片NVIDIA GTX 750;显存容量2GB。

MPI适配器:MT5-S7-300 Adapter是一种完全兼容SIEMENS MPI网络协议的通讯适配器, 它的功能完全等同于SIEMENS SIMATIC PC Adapter, 可以连接安装有Step7编程软件的PC机和SIEMENS S7-300/400系列PLC, 用于进行PLC的编程, 也可以连接e View MT500系列触摸屏人机界面和SIEMENS S7-300/400系列PLC, 用于进行数据的通讯。它的RS232通讯端口的波特率可以根据软件的设定自适应, 它的MPI端口的网络速度支持19.2Kbps或187.5Kbps。

PLC:采用西门子S7-300, 包括:电源模块PS307、中央处理单元CPU-314、DI模块SM-321、DO模块SM-322、AI模块SM-331、AO模块SM-332、位置检测模块SM-338。

油压力传感器:采用WMS-2系列通用压力传感器, 此系列产品采用美国SMI高性能芯片, 先进的MEMS微机械加工技术, 以硅压阻力敏部件为核心的压力传感器, 测量相对于大气压的表压或负表压, 具有优良的稳定性, 再经过一体化温度补偿、低通滤波、具有可靠性高、抗干扰能力强、性价比高等优点。特点:一体化温度补偿、精度高、稳定性好、寿命长, 电源自稳定技术、自动恢复技术, 过压、过流自动保护。

负荷传感器:采用YSBK柱式拉压传感器, 采用合金钢;激光焊接密封;高精度, 高可靠性, 具体参数如下:额定载荷:500t;综合误差:±0.05%F.S;可选变送器 (模拟输出) :4-20m A。

位移传感器:选用HPWY-L70型激光位移传感器, 采用激光非接触测量位移量, 量程大, 精度高, 具有丰富的输出接口, 广泛应用于各种位移, 长度, 尺寸, 位置等的检测。量程:0.05m-70m;精度:±1mm;输出频率:1-15Hz;激光等级:CLASS 2;电压:标准5V/ (宽电压4.8v-28v) ;数据接口:标配RS232 (可选RS485/RS422/0-5V、0-10V、4-20m A) ;工作温度-10℃-50℃;存储温度-30℃-70℃。

比例放大器:采用YKGR-BF6-N2比例放大器, 工作电源:DC24V;调节方式:0-10V输入电压调节;输出方式:PWM脉宽调制;输出频率:100-1000Hz;输出电流:200-630m A;安装方式:螺丝固定或DIN32导轨。

2.2.2 软件部分

通过采用PLC常用组态软件STEP7 V5.1, 进行梯形图编程, 输入量有控制按钮的开关信号、位移传感器、负荷传感器、压力传感器等, 输出量有输出开关信号、驱动比例阀的模拟输出信号等。

采用液压式试验机专用控制阀快速控制试验力的加载, 操作方便;通过负荷传感器测量加载力, 把拉力的模拟信号传输到控制器中, 对信号进行分析、放大、处理、输出到执行机构;计算机屏幕可以显示各类试验数据, 绘制试验力-时间等曲线, 曲线自动数据处理;具有完整的文件操作及数据存储功能, 打印机打印试验报告, 试验数据以ASCⅡ码方式完成, 便于用户二次数据处理;打印机打印试验报告。

主界面:设置有模式、数据、设置、调整、工具、窗口、帮助。

显示区:破断力、速度、变形、位移等。

操作区:开始、停止、试验、分析、清零、前翻、后翻。

测试结果:报表编辑、报表查看、图形选择、图形功能、查看选择、重新分析、数据输出、退出、资料库、图形、Excel报表数据、测试结果、逐点显示。

具有完整的安全保护装置:1、当加载力超过每档最大测试力的1%-10%时, 系统会自动启动过载保护, 使系统自动卸荷;2、当活塞杆的左右运动的位移达到机架上前后极限位置时, 限位保护启动, 电动机停止工作。

系统设计主要考虑试验过程中使用简便、简洁明了、安全可靠。并且对系统设置一定分级权限, 即分为管理者、操作者、专家级, 采用这种设计主要就是为了不同用户的使用权限, 整个系统使用起来既简单、又安全可靠。

主菜单:集全数字电液伺服闭环控制、数据处理、数据分析于一体。具备完整的文件操作功能, 如试验报告、试验参数、系统参数等均可以文件方式存储。支持各类商业通用打印机。控制系统以软件系统为支撑, 升级简易。

自动数据处理:处理方法满足多种国际国内标准, 可选择多种国际通用单位, 如国际单位 (SI制) 、米制单位以及西方传统单位制等。

试验报告界面:提供试验报告, 可储存、打印与再分析。留有多语言转换接口, 系统可方便地在各种语言环境中使用 (需定制) 。具备手工数据处理功能, 适合于用户进行各类复杂的数据分析。试验数据可以文本方式进行存储, 可用任何通用商业数据处理软件对数据进行二次处理。

2.3 液压系统

液压系统由泵、电动机、高压滤油器、安全阀、电磁溢流阀、蓄能器、液动换向阀等组成。电动机采用异步电动机, 功率为P=7.5k W, 电压U=380V, 转速n=1450r/min, 液压泵选用压力补偿变量柱塞泵, 流量Q=25L/min, 压力P=25Mpa。控制阀采用支架常用电磁阀和液动换向阀, 可以满足大流通液动换向目的。在系统中增设液控单向阀, 系统停止供液时, 能够保证立柱不动作。通过蓄能器的稳压性能, 可以保证系统压力稳定, 波动小, 满足试验精度要求。所有液压接头, 采用煤矿用快速接头, 维护简单, 方便、互换性好, 减低了维修成本。系统中设置压力表和过滤器, 满足液压控制系统的使用要求。

油箱采用封闭式油箱, 容量为150L, 泵与安全阀安装在油箱内部, 并且设置空气滤清器、液位计等, 保证整个液压站安全、可靠。

3 试验过程

根据煤炭行业标准《MT-T929-2004矿用高强度紧凑链》中有关链条测试的规定, 第1步:将链条两端与夹具分别固定在一起, 然后吊装在机架上, 放入前后夹头座的楔形机构中;第2步:操作机架旁的夹紧控制按钮, 夹紧油缸动作将链条夹具自动装夹在楔形机构中;第3步:合上机架的安全防护罩;第4步:操作试验机上的试验开始按钮, 相应的液压阀动作, 立柱活塞杆伸出, 带动两个拉杆移动, 再通过拉杆带动前夹头座运动, 前后夹头座上装有拉伸夹具用以夹持试样的两端, 在立柱的作用下将试验力施加到试样上;第5步:加载完毕, 关闭加载开关;第6步:从电脑中调出试验曲线, 打印试验报告。

为了保证试验过程的安全性, 可以把测试机放在一个密闭防护的地方, 通过电脑远程控制, 这样使操作人员与设备有一定的安全距离。

4 结束语

按照煤矿行业标准《MT-T929-2004矿用高强度紧凑链》中有关试验要求, 利用卧式链条拉力试验机进行相应的力学性能检测, 为链条力学性能检测提供了理想的设备, 也满足的试验方法的要求, 并且能在这种方法之间实现方便、快捷、灵活的转换。同时也解决了较长的柔性及刚性材料、结构件和成品件的拉伸试验。也可根据用户要求, 增加特殊装置进行压缩、弯曲等试验。该试验机用途广泛, 有较大的发展空间。

可用于各种型号链条、锚链、矿链、吊装带等较长试样的拉伸等相关力学性能试验, 广泛用煤矿领域。通过微机控制电液伺服式卧式拉力试验机, 增加钢架结构将立式试验变为卧式试验, 这样增加了拉伸空间 (可以增加到二十米以上, 这是立式试验做不到的) , 满足了大试样、全尺寸试样的试验。

摘要：根据《MT-T929-2004矿用高强度紧凑链》中有关规定, 当链条累计输送量达到产品设计的输送量时, 应至少进行一次破断负荷试验, 链条的破断负荷不得小于公称破断负荷的90%。这样, 许多待报废的链条就可以通过破断试验来判断是否完好, 是否能够继续使用。为此, 研制一种链条拉力试验的设备, 用于检测链条。

关键词：链条,拉力,试验机

参考文献

[1]梁秀满, 等.2000k N钢丝绳拉力机测控系统[J].微计算机信息, 2008, 16.