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气缸行程限位紧固螺钉断裂原因探讨

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发表于 2015-3-10 16:21:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
公司从日本买了台焊机,没有用到3个月,一气缸限位紧固螺钉断裂,如图:
5 @& O7 t$ D7 Q( ] 左图是实际实物,已经把断裂的螺钉取出。右图为测绘图 2 c( B5 H: R4 ^% L/ p( f
" p+ |# `8 q( z6 m7 b/ S
使用场合:
( p1 W0 J0 I9 u, R% `4 j9 ~) W
+ U+ [2 W# V0 ^# @; N) o" I: }5 a
& E& A, D% l2 a( S0 d气缸水平运动带动滚轮上下运动。限位块紧固螺钉在使用不到3月就断裂了。运动周期约3.3秒。6 u9 U/ R; c" O7 r0 m

# d" i  [( `2 s/ C气缸型号:CDM2B20-25特性  q0 P! Q- b3 [* p! x
气源最大供气:0.7MPa。
" A2 p4 E3 X! m% g
3 b6 y0 C, L9 q$ M8 b4 _2 p& |
7 z$ Y$ ]+ Y; m& |5 W6 v$ R我自己的推算:2 i1 o: x" @! W: `9 {" [
9 Z# v2 T' m" |6 r1 K
先计算了M4螺钉受到剪切的情况,
6 v0 }4 d6 `7 @3 q! s3 J8 {% L3 \! d8 A; M# u$ x3 ~
假设气缸出力最大值200N计算:单只螺钉受到月11.014MPa应力
6 u5 z& H( P. }( k' A% D考虑其弯矩的影响:
) Y0 |# W. ~4 W) U单只螺钉受到M=200N*0.02m/2=2Nm0 L/ |' x1 m: F4 h
螺钉(有效界面直径3.459mm)惯性矩I:I=pi*3.459^4*10-12/64=7.03*10^-12
0 n: U4 L0 O2 i则螺钉受到的应力:σ=M*3.459/2*10^-3/I=492.24 MPa: E/ K6 E! W8 x. J* w( e+ c* l+ N: s$ Q

! w* l" B6 W% J: O# {6 w若再考虑其冲击(以最大速度0.75m/s算,动载荷因数为2.414),则其冲击作用下的应力=1188.377MPa。  L0 g" v& x; P% S+ e9 O

) _+ c- v. R# ?) j) y+ C! o照此算法,2XM4的螺钉不断裂的话,气压不能超过0.2MPa左右,但实际要求输入气压为0.4MPa。; H8 B4 K+ ~0 g2 z1 \
+ e6 ?/ V9 K, W: {1 A! D* ^) @$ T
这个结果与日本人的严谨相互冲突,我一直没有弄清楚。
5 i7 x5 j" m6 Y6 E2 Q还望各位大侠指点指点。
( p8 r+ I' v4 F6 a8 g" E$ e9 U$ Y! a
5 M5 \4 D, d, N& v, A1 h! p+ U

9 U. n9 o% Y8 c1 O" i- X
/ I3 ]7 Y0 q9 S' I5 p0 u补充内容 (2015-6-5 14:26):
, }6 d  q9 N4 V( o6 q* `3 E最近厂家来处理气缸尾部的缓冲器时,又把这个装上去了。结果过了不到一周,这个2颗螺钉又弯了。
/ I* ]7 L! t0 _- s+ I4 m我问厂家是不是设计上算的力不多,因为我按照他的最低使用压力,M4的螺钉都不能承受。厂家说,他们之前的设备都没.

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发表于 2015-3-10 16:28:19 | 显示全部楼层
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发表于 2015-3-10 16:48:31 | 显示全部楼层
供应商方面有什么解释?
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发表于 2015-3-10 16:53:12 | 显示全部楼层
这个也买?

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这个是领导层的决策,我们就不掺和了。只想弄懂真正断裂的原因。  发表于 2015-3-10 17:50
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发表于 2015-3-10 16:56:01 | 显示全部楼层
基本上是纯剪切吧,你是弯矩剪切一起考虑的么?

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算的跟你有一点点小差别啊,剪切应力是按F/S计算的吗? 弯矩计算是简化为悬臂梁,受一段均布载荷,是这样的吗?  发表于 2015-3-11 09:18
是的,先考虑了剪切。那个力不大,考虑了弯矩,算出应力就很大了。  发表于 2015-3-10 17:46
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发表于 2015-3-10 17:40:55 | 显示全部楼层
固定块安装板上铣下去2mm台阶,再安装这个固定块,不要让螺钉承受冲击。0 Z: U% ?7 [! p# _& q- A" L. m
另外:固定块图纸的两个M4孔中心距最好标在左边的主视图上。

点评

只能说日本也有水货、菜鸟工程师。  发表于 2015-3-10 17:51
这个是厂家弄好的,并且那个位置极不好装,目前一直都么有装了。 谢谢,指点标注。  发表于 2015-3-10 17:49
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 楼主| 发表于 2015-3-10 17:44:45 | 显示全部楼层
ValleyViews 发表于 2015-3-10 16:48 9 j. l! D. b+ c* f4 ?
供应商方面有什么解释?
2 u5 ]" k5 \1 d4 d# S
没有解释
/ e; T7 k. u  A, u# l; ]. K; {9 d7 b
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发表于 2015-3-10 17:57:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 机械-AI 于 2015-3-10 17:58 编辑
  q. e7 o4 c* Q+ V' G5 O
/ Q4 ?$ _" v6 E: N1 A- }$ U气缸限位调整螺丝看起来不太顺眼啊。我通常看到的上面一般有一块小小的优力胶当作缓冲,或者就是那种带缓冲器当限位螺丝的,或者如你上图的螺丝再在外部加缓冲器。因为,不管你剪切多大,没有缓冲器,问题很多啊。而且,你这个机构需要限位吗?楔形块上面难道还是一条斜线,不是水平线?好多地方看不明白啊。难道是中国制造?

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我也在分析它用这个限位的真实意图。  发表于 2015-3-11 10:03
如果是水平的为什么要限位,不应该装缓冲器吗?  发表于 2015-3-10 21:14
这个没有验证过,但通过分析应该是是水平的。  发表于 2015-3-10 20:28
楔形块上面难道还是一条斜线,不是水平线?  发表于 2015-3-10 18:09
这可是正中的日本造。中国目前还没这样的设备  发表于 2015-3-10 18:04
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发表于 2015-3-10 19:19:50 | 显示全部楼层
拧螺丝拧过劲了?

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从我们取断裂的螺钉的情况,螺钉不是过紧,恰巧还有点松。  发表于 2015-3-10 20:29
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发表于 2015-3-10 21:12:05 | 显示全部楼层
Cavalier_Ricky 发表于 2015-3-10 19:19   f" z  d% b7 M2 X+ ]) w# J# J
拧螺丝拧过劲了?

+ Y. k6 w0 x8 Q* i4 I松,是后来变“松”的吧。9 `" {- {3 q' N9 ^
$ Z  b8 w0 E! W4 e4 P& g
另外,限位块厚只有8mm,而顶丝离固定面的高度达到20mm!!!两个M4撑得住?
( ^% j/ A' M# I$ k/ P6 `" ?) e! g2 O$ K1 ^8 N7 F
自己可以做个小小的疲劳实验。估计不用几百下,这个限位块就松了,然后,M4就被弯了被剪了,然后就断了。
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