煤矿在用轨道车辆连接插销检测平台设计

郑鑫，逯洋，王渊

（1.河北煤炭科学研究院有限公司，河北邢台 054000；2.河北迈安检测服务有限公司，河北邢台 054000）

0 引言

当今煤矿辅助运输行业得到了大力发展，其中煤矿窄轨车辆因其运输效率高、耐久性强等特点在各大矿山企业得到了认可，而在实际使用中，煤矿窄轨车辆的运输设备连接插销成为安全运输材料的重大问题，提高车辆连接插销安全性和稳定性能够很大程度提高煤矿安全运输的高效性，因此针对煤矿在用轨道车辆连接插销检测十分重要的。邓勇等人[1]基于现有检验方法和国家标准对检测仪器进行分析和对比并提出了改进意见和建议；王金利[2]针对连接插销标准破断强度无检验要求，进行了连接插销破断强度测试并分析，为煤矿辅助辅助运输设备连接插销选型提供建议。

1 系统总体结构组成

本文基于AQ1112-2014[3]和MT/T244.1-2020[4]标准要求，搭建煤矿在用轨道车辆连接插销检测平台，如图1 所示。

图1 煤矿在用轨道车辆连接插销检测平台Fig.1 Coal mine in-use rail vehicle connection bolt detection platform

由图1 可知，该实验平台通过计算机控制测量仪器开关，自动测量连接链自然状态下长度，并控制打标机对连接链进行标识打印，最终控制拉力试验机模拟实现对连接链的拉力测试，并进行数据采集，通过计算机显示具体实验参数，计算出连接链永久伸长率。

2 系统工作原理

2.1 自动测量连接链仪器设计

根据标准需要对轨道车辆连接链长度进行测量，且测量器具分辨率不应大于0.01 mm，以往实验人员测量轨道车辆连接链长度都以钢尺直接测量连接链自由状态下长度，如图2 所示，但连接链检测数量大都以百件起，该方法不仅需要耗费大量人力，且实验工作人员每次以不同角度去读数时会带来不可避免的人为误差，或者出现人为念错读数等影响实验合格性的重要人为事故，因此此次设计的实验平台选取自动测量连接链长度的仪器仪表，如图3 所示。

图2 人工测量连接链图Fig.2 Linkage diagram of manual measurement

图3 自动测量连接链仪器设计Fig.3 Design of automatic measuring instrument for connecting chain

自动测量仪器工作原理是检测人员通过2 显示屏操控3.1 强磁通断电，通电时有磁性，能牢牢吸住所述被检件连接插销；操控2 显示屏开始实验，使3.3 位移传感器和3.4 激光测试仪位于被检件4 连接插销顶部平行部位，然后向下移动；当3.4 激光测试仪扫描到被检件4 连接插销最末端没有固体进行扫描时，3.3 位移传感器停止位移；此时3.3 位移传感器所走过的路程通过电路传达到2 电视屏内，并通过2 显示屏显示3.3 位移传感器位移总数。

该自动测量仪器在实际运行时操纵灵活方便，被检件安装与拆卸方便，降低了人为误差和人工工作量。

2.2 连接链标识仪器

实验中需要对每个车辆连接插销进行检测，所以需要对每个连接插销进行标识，以往实验人员对连接插销进行标识的办法是在被检件上部用纸张写上被检件标识。但在实际工作中，随着实验检测过程中或时间推移，被检件的标识会出现脱落、模糊不清等问题，对以后复检和其他检测带来很大麻烦。因此针对这个问题，此次设计选用工业打标机对被检件进行标识，如图4 所示。

图4 工业打标机图Fig.4 Industrial marking machine diagram

2.3 拉力试验机

传统常规的拉力试验机自动记录数据都是10 kN 和最大载荷时的数据，而这2 个实验数据都无法作为煤矿在用轨道车辆连接插销数据，所以只能根据软件自带实验曲线图进行选取，但由于软件自带实验曲线图分辨率的问题，实验操作人员无法高效精准找到被检件拉力值所对应的位移。针对这个问题，此次设计对拉力试验机进行改进，被检件拉力值所对应的位移数据不再需要从曲线变化图中找取，而是直接显示，如图5 所示。

图5 连接插销强度实验Fig.5 Connection pin strength experiment

同时改进的量具零点位置与连接插销相对静止，解决了夹具变形影响测量结果精准度的问题。

3 检测煤矿在用轨道车辆连接插性能测试

3.1 二倍最大静荷重实验方法

先将整个连接插销固定在图6 所示的夹具上，并通过电脑控制拉力机匀速加载到最大静荷重，测量被检连接链的长度L0；然后以不大于9.8 MPa/s的加载速率连续加载至二倍最大静荷重，最终再卸载至最大静荷重，测量被测连接链的长度L1。连接链永久伸长量和伸长率计算如下：

图6 被检件安装夹具Fig.6 Installation fixture of inspected parts

式中：△L 为连接链永久伸长量；δ 为永久伸长率。

3.2 实验结果与分析

此次实验平台在室温25 ℃，湿度44%RH，对149 副φ32 mm 连接插销进行拉力实验，图7 为实验样品。

图7 连接链实验样品Fig.7 Experimental samples of connecting chain

实验前对样品进行外观检查，锻造连接链表面光洁，无裂纹，焊接连接链表面光洁，焊口处无裂纹等缺陷；连接链无变形，质量为合格产品，有MA 标志证书并在有效期内。

按3.1 所述试验方法，对149 副φ32 mm 连接插销进行3 次二倍最大静荷重试验拉力实验，并取平均值，试验结果如图8 所示。从图8 中可以看出，149 副连接插销永久伸长率都是不超过0.2%，均为合格。

图8 连接插销永久伸长率Fig.8 Permanent elongation of connecting pin

4 结语

针对煤矿在用轨道车辆连接插销智能化检测前提，本文设计了一套检测系统，首先通过控制自动测量仪器对被检连接插销进行长度测量，通过电脑控制打标机对连接插销进行标识，然后控制拉力机对连接插销进行拉力实验，并通过数据采集显示连接插销伸长位移，判断连接插销永久伸长率是否达标。该实验平台用于检测煤矿在用轨道车辆连接插销性能测试，为井下安全运输提供了很大的帮助。