煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

鄭鑫，逯洋，王淵

（1.河北煤炭科學(xué)研究院有限公司，河北邢臺(tái) 054000；2.河北邁安檢測(cè)服務(wù)有限公司，河北邢臺(tái) 054000）

0 引言

當(dāng)今煤礦輔助運(yùn)輸行業(yè)得到了大力發(fā)展，其中煤礦窄軌車輛因其運(yùn)輸效率高、耐久性強(qiáng)等特點(diǎn)在各大礦山企業(yè)得到了認(rèn)可，而在實(shí)際使用中，煤礦窄軌車輛的運(yùn)輸設(shè)備連接插銷成為安全運(yùn)輸材料的重大問(wèn)題，提高車輛連接插銷安全性和穩(wěn)定性能夠很大程度提高煤礦安全運(yùn)輸?shù)母咝?，因此針?duì)煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測(cè)十分重要的。鄧勇等人[1]基于現(xiàn)有檢驗(yàn)方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行分析和對(duì)比并提出了改進(jìn)意見(jiàn)和建議；王金利[2]針對(duì)連接插銷標(biāo)準(zhǔn)破斷強(qiáng)度無(wú)檢驗(yàn)要求，進(jìn)行了連接插銷破斷強(qiáng)度測(cè)試并分析，為煤礦輔助輔助運(yùn)輸設(shè)備連接插銷選型提供建議。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成

本文基于AQ1112-2014[3]和MT/T244.1-2020[4]標(biāo)準(zhǔn)要求，搭建煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測(cè)平臺(tái)，如圖1 所示。

圖1 煤礦在用軌道車輛連接插銷檢測(cè)平臺(tái)Fig.1 Coal mine in-use rail vehicle connection bolt detection platform

由圖1 可知，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)量?jī)x器開關(guān)，自動(dòng)測(cè)量連接鏈自然狀態(tài)下長(zhǎng)度，并控制打標(biāo)機(jī)對(duì)連接鏈進(jìn)行標(biāo)識(shí)打印，最終控制拉力試驗(yàn)機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)連接鏈的拉力測(cè)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)，計(jì)算出連接鏈永久伸長(zhǎng)率。

2 系統(tǒng)工作原理

2.1 自動(dòng)測(cè)量連接鏈儀器設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需要對(duì)軌道車輛連接鏈長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量器具分辨率不應(yīng)大于0.01 mm，以往實(shí)驗(yàn)人員測(cè)量軌道車輛連接鏈長(zhǎng)度都以鋼尺直接測(cè)量連接鏈自由狀態(tài)下長(zhǎng)度，如圖2 所示，但連接鏈檢測(cè)數(shù)量大都以百件起，該方法不僅需要耗費(fèi)大量人力，且實(shí)驗(yàn)工作人員每次以不同角度去讀數(shù)時(shí)會(huì)帶來(lái)不可避免的人為誤差，或者出現(xiàn)人為念錯(cuò)讀數(shù)等影響實(shí)驗(yàn)合格性的重要人為事故，因此此次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選取自動(dòng)測(cè)量連接鏈長(zhǎng)度的儀器儀表，如圖3 所示。

圖2 人工測(cè)量連接鏈圖Fig.2 Linkage diagram of manual measurement

圖3 自動(dòng)測(cè)量連接鏈儀器設(shè)計(jì)Fig.3 Design of automatic measuring instrument for connecting chain

自動(dòng)測(cè)量?jī)x器工作原理是檢測(cè)人員通過(guò)2 顯示屏操控3.1 強(qiáng)磁通斷電，通電時(shí)有磁性，能牢牢吸住所述被檢件連接插銷；操控2 顯示屏開始實(shí)驗(yàn)，使3.3 位移傳感器和3.4 激光測(cè)試儀位于被檢件4 連接插銷頂部平行部位，然后向下移動(dòng)；當(dāng)3.4 激光測(cè)試儀掃描到被檢件4 連接插銷最末端沒(méi)有固體進(jìn)行掃描時(shí)，3.3 位移傳感器停止位移；此時(shí)3.3 位移傳感器所走過(guò)的路程通過(guò)電路傳達(dá)到2 電視屏內(nèi)，并通過(guò)2 顯示屏顯示3.3 位移傳感器位移總數(shù)。

該自動(dòng)測(cè)量?jī)x器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)操縱靈活方便，被檢件安裝與拆卸方便，降低了人為誤差和人工工作量。

2.2 連接鏈標(biāo)識(shí)儀器

實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)每個(gè)車輛連接插銷進(jìn)行檢測(cè)，所以需要對(duì)每個(gè)連接插銷進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以往實(shí)驗(yàn)人員對(duì)連接插銷進(jìn)行標(biāo)識(shí)的辦法是在被檢件上部用紙張寫上被檢件標(biāo)識(shí)。但在實(shí)際工作中，隨著實(shí)驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中或時(shí)間推移，被檢件的標(biāo)識(shí)會(huì)出現(xiàn)脫落、模糊不清等問(wèn)題，對(duì)以后復(fù)檢和其他檢測(cè)帶來(lái)很大麻煩。因此針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，此次設(shè)計(jì)選用工業(yè)打標(biāo)機(jī)對(duì)被檢件進(jìn)行標(biāo)識(shí)，如圖4 所示。

圖4 工業(yè)打標(biāo)機(jī)圖Fig.4 Industrial marking machine diagram

2.3 拉力試驗(yàn)機(jī)

傳統(tǒng)常規(guī)的拉力試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)都是10 kN 和最大載荷時(shí)的數(shù)據(jù)，而這2 個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都無(wú)法作為煤礦在用軌道車輛連接插銷數(shù)據(jù)，所以只能根據(jù)軟件自帶實(shí)驗(yàn)曲線圖進(jìn)行選取，但由于軟件自帶實(shí)驗(yàn)曲線圖分辨率的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)操作人員無(wú)法高效精準(zhǔn)找到被檢件拉力值所對(duì)應(yīng)的位移。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，此次設(shè)計(jì)對(duì)拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，被檢件拉力值所對(duì)應(yīng)的位移數(shù)據(jù)不再需要從曲線變化圖中找取，而是直接顯示，如圖5 所示。

圖5 連接插銷強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)Fig.5 Connection pin strength experiment

同時(shí)改進(jìn)的量具零點(diǎn)位置與連接插銷相對(duì)靜止，解決了夾具變形影響測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度的問(wèn)題。

3 檢測(cè)煤礦在用軌道車輛連接插性能測(cè)試

3.1 二倍最大靜荷重實(shí)驗(yàn)方法

先將整個(gè)連接插銷固定在圖6 所示的夾具上，并通過(guò)電腦控制拉力機(jī)勻速加載到最大靜荷重，測(cè)量被檢連接鏈的長(zhǎng)度L0；然后以不大于9.8 MPa/s的加載速率連續(xù)加載至二倍最大靜荷重，最終再卸載至最大靜荷重，測(cè)量被測(cè)連接鏈的長(zhǎng)度L1。連接鏈永久伸長(zhǎng)量和伸長(zhǎng)率計(jì)算如下：

圖6 被檢件安裝夾具Fig.6 Installation fixture of inspected parts

式中：△L 為連接鏈永久伸長(zhǎng)量；δ 為永久伸長(zhǎng)率。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

此次實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在室溫25 ℃，濕度44%RH，對(duì)149 副φ32 mm 連接插銷進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，圖7 為實(shí)驗(yàn)樣品。

圖7 連接鏈實(shí)驗(yàn)樣品Fig.7 Experimental samples of connecting chain

實(shí)驗(yàn)前對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查，鍛造連接鏈表面光潔，無(wú)裂紋，焊接連接鏈表面光潔，焊口處無(wú)裂紋等缺陷；連接鏈無(wú)變形，質(zhì)量為合格產(chǎn)品，有MA 標(biāo)志證書并在有效期內(nèi)。

按3.1 所述試驗(yàn)方法，對(duì)149 副φ32 mm 連接插銷進(jìn)行3 次二倍最大靜荷重試驗(yàn)拉力實(shí)驗(yàn)，并取平均值，試驗(yàn)結(jié)果如圖8 所示。從圖8 中可以看出，149 副連接插銷永久伸長(zhǎng)率都是不超過(guò)0.2%，均為合格。

圖8 連接插銷永久伸長(zhǎng)率Fig.8 Permanent elongation of connecting pin

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煤礦在用軌道車輛連接插銷智能化檢測(cè)前提，本文設(shè)計(jì)了一套檢測(cè)系統(tǒng)，首先通過(guò)控制自動(dòng)測(cè)量?jī)x器對(duì)被檢連接插銷進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，通過(guò)電腦控制打標(biāo)機(jī)對(duì)連接插銷進(jìn)行標(biāo)識(shí)，然后控制拉力機(jī)對(duì)連接插銷進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集顯示連接插銷伸長(zhǎng)位移，判斷連接插銷永久伸長(zhǎng)率是否達(dá)標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用于檢測(cè)煤礦在用軌道車輛連接插銷性能測(cè)試，為井下安全運(yùn)輸提供了很大的幫助。