矿用链条的弯曲疲劳失效
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2020-07-04
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煤 矿
机 械
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%4,. 5267
第
80
卷
第
23
期
5267
年
23
月
!"#962:68;8<=>:?@>A:526723238
故
障
·
诊断
0
引
言
矿用链条是煤矿井下刮板输送机上的关键承载
件
。
链条弯曲疲劳失效的周期大约在
!2"5;2
B
，
按
链环在输送机上
每天循环
622
次
计算
，
疲劳寿命大
约在
8
222"5; 222
次
。
产生弯曲疲劳的原因是装配
刮板的平环在经过机头
链轮时
，
由于各种原因使得
横梁被顶起
，
造成平环中部承受了一个垂直链环平
面向上的力
，
使平环不能正常进入链窝
；
与此同时平
环又受两侧立环的拉力
，
这个拉力试图将平环拽入
链窝
，
如图
6
所
示
。
在这对力的作用下
，
平环直臂正
中的上表面承受了最大的拉应力
，
下表面承受了最
大压应力
，
当平环承受的力足够大时
，
会造成平环产
生永久的塑性变形而弯曲
。
通过链轮之后
，
该平环
又受水平牵引力的作用
，
使弯曲平环恢复原来的趋
势
，
弯曲平环的下表面受到拉应力的作用
，
上表面受
压应力的作用
，
如图
5
所
示
。
如此循环使得刮板下
平环直臂正中的上
、
下表面承受了一个拉
C
压
状态
的弯曲疲劳载荷
。
图
1
装配刮板的平环过链轮时受力示意图
图
2
已弯曲平环水平运行时受力示意图
链环一旦出现弯曲疲劳失效
，
随着时间的推移
，
断环数量会不断增多
，
最终导致整部输送机链条报
废
，
严重影响煤矿的正常生产
。
本文根据链环弯曲疲
劳
失效的特点
，
建立相应的疲劳试验方法
，
通过试验
揭示弯曲疲劳失效的规律
，
分析产生的原因并探讨预
防措施
。
1
试
验方法
（
#
）
应
力循环模式
刮板下平环被顶起时链环将受到一个沿链轮径
向垂直向上的力
，
平环通过链轮后又受两侧链环的
水平拉力
，
使得刮板下平环在输送机上每循环一周
，
它的上
、
下表面就分别承受一次拉
$
压
（
见
图
%
）
和
压
$
拉
（
见
图
&
）
的
载荷循环
。
这种循环载荷沿链环直臂
的轴向分布
，
垂直于断口表面
。
（
&
）
疲劳寿命的界定
刮板下平环的弯曲疲劳失效一般
8
222
次
左
右
，
在循环
65
222
次
前后开始频繁出现
，
远低于高
周疲劳与低周疲劳寿命的临界值
62
万
次
，
属于低周
疲劳
。
通过观察失效链环
，
发现大都产生了凹向链轮
中心一侧的弯曲
，
说明链环局部区域的受力已经超过
了材料的屈服强度
，
产生了永久的塑性变形
。
表明材
料一直承受疲劳过负荷
（
应力超过疲劳极限时的载
矿用链条的弯曲疲劳失效
李
元
6
，
5
，
马
瑞勇
6
，
鲍
雪君
8
，
武
兴旺
6
（
6.
中煤张家口煤矿机械有限责任公司
，
河
北 张家口
273253
；
5.
西
安科技大学
，
西安
76223;
；
8.
江
阴兴澄特种
钢铁有限公司
，
江苏 江阴
56;;22
）
摘
要
：
介绍了矿用链条承受弯曲疲劳载荷时的失效特点
!
根据链环的受力情况建立了应变控
制的轴向拉
-
压低周疲劳试验
"
通过对实验结果的分析发现了
58D’1
&D"E+3;
钢
#
以
下简称
3;
钢
$
低
周
疲劳特性以及疲劳裂纹萌生和扩展的规律
!
探讨了提高链条弯曲疲劳抗力的途径
%
关键词
：
矿用链
&
低周疲劳
&
弯曲疲劳
中图分类号
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文
献标志码
：
H
文
章编号
：
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FG: A"/HCI ?&’&’K )*4&’P $"^ ),)$( U4O&KL(P \(’B&’K U4O&KL(
刮
板横断面
上表面
下表面
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