新型金刚石链锯运转研究（一）①——链节容许伸长极限及链条寿命计算

刘志环，潘晓毅，王进保

（1.广西超硬材料重点实验室，广西桂林541004；2.国家特种矿物材料工程技术研究中心，广西桂林541004；3.中国有色桂林矿产地质研究院，广西桂林541004）

新型金刚石链锯运转研究（一）①
——链节容许伸长极限及链条寿命计算

刘志环，潘晓毅，王进保

（1.广西超硬材料重点实验室，广西桂林541004；2.国家特种矿物材料工程技术研究中心，广西桂林541004；3.中国有色桂林矿产地质研究院，广西桂林541004）

文章对用于大板切割新型金刚石链锯的链条链节容许伸长极限进行了分析计算，由计算结果可知，新型金刚石链锯的链节在设计尺寸下的容许伸长极限为△t＝1.59mm；并借此通过链条磨损试验进一步对链条使用寿命进行推算，由试验计算结果可知每米链条使用寿命为73小时。

金刚石；链锯；伸长极限；使用寿命

1 前言

在过去的文章［1］中，我们介绍了我们中心开发的一种采用齿形啮合做无导板化运转进行锯切的新型金刚石链锯，其应用于荒料开板时，比目前现有其它开板工具在锯切性能和经济成本方面均具有明显的优势。本实验将结合数理推导对该新型金刚石链锯的链节容许伸长极限及链条寿命进行计算，并对其性能特点进行进一步［2］深入的了解，以分析该产品的推广可行性。

2 新型链锯链节容许伸长极限的计算

齿形链条的链环，按链节伸长的程度，逐渐远离链轮中心，沿链轮轮齿工作面往上爬高。因链节伸长至某一程度时，链条可能完全与链轮轮齿脱啮，因此需计算链条之链节容许伸长极限。

计算过程如下：

如图1所示，由于紧边拉力的作用，销轴中心O1因链节的伸长沿齿面移动一距离a，而至新位置上。此时链节之容许位移a应为链轮轮齿工作面长度A的若干分之一，因而设定公式：

其中：ψ称余裕系数；

R0、Ra、γ、β、α、φ、t、s都为已知的设计参数，则轮齿工作面长度参数b可通过下面的关系式计算：

系数c为计及铰链中心所在之节圆的半径容许伸长极限（因为铰链因链节伸长而上升是以O1为基点的，因此－R0＝O1O7应为节圆半径r的倍数）。

将a值及A值代入方程（2－1），可以推出：

对于普通链条而言，了保证链条的正常运行，ψ≤0.8。代入已知设计参数：α＝7.05°、γ＝26.467°、φ＝22.95°、s＝13、r＝11.91

图1 链节允许伸长极限计算图Fig.1 The calculation chart of chain link allowable elongation limit

3 链条磨损实验

链条寿命实验与锯切石材平方数无关，只与其运行时间有关，其运行时间包括锯切时间和空转时间，故可做实验。

3.1 实验目的

测试链条在一定时间内的链节平均伸长量及链宽与销轴磨损量，从而推算链条使用寿命。

3.2 实验方法

在链条运行3h后使链条渡过磨合期，再将链条取下，采用材料万能试验机将若干节链条竖直拉紧，拉紧力保持在500N，然后用卷尺测量17节链条的长度L1，共测量4段，并求总长度的平均值；再使链条运行20h后，使用相同的方法测量17节链条的长度L2，求其平均值。则工作T0＝20h后链条单节平均伸长量

则链条寿命可用下面的公式计算：

其中Δtφ为平均链节允许伸长极限，Δtφ＝1.59mm，Δtt为链条工作时最大弹性伸长量，通过链条拉伸实验可知Δtt＝0.09mm。则有链条寿命计算

公式为：

3.3 实验结果

实验结果见表1。

表1 链条拉伸实验结果Table 1 Tensile test of the chain

由此可知，链条工作20h后平均伸长量为：

则可计算出链条寿命为：

以安全系数为85%计算，链条工作寿命为345× 85%＝293h，则每米链条使用寿命为：293／4＝73h／m。

以锯切大理石效率为5.5m2／h计算，每米链条锯切面积为5.5×73＝365m2／m。以链锯节块单位寿命为56m2／m计算，链条安全复焊次数为6次。

［1］ 刘志环，等.荒料开板工具存在的问题及新型工具的研制［J］.超硬材料工程，2008（2）：22-26.

［2］ 刘志环，等.新型金刚石链锯锯切试验研究［J］.超硬材料工程，2009（3）：34-38.

［3］ ［苏］伏罗别耶夫.链条传动［M］.

Study on operation feasibility of the new diamond chain saw——Calculation of the chain link＇s allowable elongation limit and chain service life

LIU Zhi-huan，PAN Xiao-yi，WANG Jin-bao
（1.Guangxi Key Laboratory of Superhard Materials，Guilin541004，China；2.National Special Mineral Materials Engineering Research Center，Guilin541004，China；3.China Nonferrous Metal（Guilin）Geology and Mining Co.，Ltd.，Guilin541004，China）

In this paper，the new diamond chain saw＇s chain link allowable elongation limit has been analysed and calculated.The result shows that the chain link allowable elongation limit is 1.59mm in the design size.It makes further service life calculation by chain wear test，and the service life of per meter chain of the new diamond chain saw can be reached 73hours.

diamond；chain saw；elongation limit；service life

TQ164

A

1673－1433（2013）02－0036－03

2013－04－10

刘志环（1981－），男，工学硕士，毕业于中南大学，现就职于中国有色桂林矿产地质研究院国家特种矿物材料工程技术研究中心，

从事金刚石制品及相关技术开发工作，E－mail：lzh1713＠163.com。