[发明专利]一种大接触面低应力链条、编芯及制备方法

说明书

本发明涉及一种大接触面低应力链条、编芯及制备方法，属于矿用链条技术领域。本发明通过设计新的编芯圆弧段外缘轮廓的半径，迫使棒料在弯曲成链环的过程中，链环圆弧段横截面变成由多段圆弧构成，与相邻链环接触一侧的横截面半径与相邻链环内侧圆弧的半径相等或近似相等，此时两个相邻链环的接触面以同心圆的方式相接触，整个接触面近似为一个马鞍面，从而实现了一种新型的链环接触形式，增加了相邻链环之间的接触面积，降低了链环接触区域的接触应力，降低了链环发生接触疲劳、腐蚀疲劳以及应力腐蚀的风险，提高了链条使用寿命。

技术领域

本发明属于矿用链条技术领域，具体涉及一种大接触面低应力链条、编芯及制备方法。

背景技术

当前矿用链条主要有两种类型，一种是圆环链，所有链环均为圆形截面棒料弯曲成环状，随后焊接成型，另一种是紧凑链及超扁平链，由圆环和扁环交替连接而成，圆环常是圆形截面棒料沿编芯弯曲之后再焊接成型，扁环通常是整体锻造成型，或者由圆棒料锻造成不同截面形状的扁棒，随后沿编芯弯曲再焊接成型。当前的链条无论哪种类型，在两个临近链环连接部分的圆弧段截面均为圆形或半圆形，如图1中阴影部分的形状。通常情况下棒料在沿编芯弯曲成型时，在圆弧段编芯的外形尺寸也会设计成与棒料直径相同或相近的外形尺寸，以约束棒料在弯曲变形过程中尽可能保持圆形截面的形状。由于棒料在弯曲变形过程中链环圆弧段的圆形截面出现轻微变形，沿着链条长度方向的直径会略小，而垂直于链条长度的方向，截面直径会略微增大，使得截面直径出现长轴与短轴的情况，但是总体的截面形状仍然是圆形，圆弧半径仍然约等于棒料直径。

图1为现有链条典型的链环弯曲成型示意图。图1中1为编芯的上端模具，2为弯曲的链环横截面剖面，3为编芯下端模具。通常情况下模具的半径r与链环棒料的半径相等或近似相等。为了方便理解，这里需要对涉及的3个半径及符号进行说明。首先是棒料的截面半径，用r表示。其次是棒料弯曲成链环时，棒料的轴线会沿着两端为圆弧的编芯弯曲变形，从图1的俯视图看，棒料弯曲变形后在圆弧段会有两段圆弧的轮廓线，其中棒料与编芯圆弧重合的弯曲圆弧半径为R。最后，编芯与棒料接触的表面并非是一个平面沿编芯外轮廓线卷曲形成，而是一个半径与棒料截面半径r近似相等的半圆曲线沿编芯轮廓线扫略形成的凹槽型曲面，棒料的弯曲过程实际上是嵌合在编芯的U型凹槽中变形的，凹槽底部半径通常在(1～1.05)r之间，由于编芯凹槽的约束作用，棒料在弯曲变形之后的圆弧段横截面仍然近似为半径为r的圆形，这里要说的是编芯U型凹槽的截面半径为(1～1.05)r，与棒料的截面半径一致。

现有链环由于在两个链环连接部位接触的圆弧段均为圆形，如图2所示，图中R为链环圆弧段内圆弧半径，r为平环及立环圆弧段截面半径。图2中立环与平环的接触实际上是立环的半径为r的圆弧与平环半径为R的圆弧相切的方式接触，接触面实际上是一个点，链环在受拉伸力的过程中由于变形，实际的接触面是一个比较小的“十”字形。此时链环接触位置会形成较大的压缩应力，这一应力的存在会导致接触位置较快磨损，另外容易发生接触疲劳，出现裂纹之后会进一步在裂纹内部形成拉伸应力，在腐蚀环境中还会导致应力腐蚀，从而加速链条失效断裂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何延长链条的使用寿命。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于大接触面低应力链条的编芯的设计方法，该编芯与链环棒料圆弧段接触的U型凹槽的半径设计成链环圆弧段内圆弧半径R的0.85～1.15倍。

优选地，该编芯与链环棒料圆弧段接触的U型凹槽的半径设计成链环圆弧段内圆弧半径R。

本发明还提供了一种利用所述的设计方法设计的编芯。

本发明又提供了一种大接触面低应力链条的制备方法，该方法中，链条的链环由链环棒料制成，且使用所述的编芯进行弯曲成型。

优选地，采用的链环棒料为圆棒料。