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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:; Y: Z! X  a( v6 I: N  o
左图是实际实物,已经把断裂的螺钉取出。右图为测绘图
" {9 ~$ v! u% [8 Y/ `5 v, U" `6 b" s( y
使用场合:' [7 ~+ @& M* G# P$ B4 ?
0 O0 n/ @. _8 y

8 c) N/ m5 Q2 e; ~4 c6 A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。
- S. T) I% }! X! U8 G& y: r: u& i$ f) S7 \; C# H" C* L6 O
气缸型号:CDM2B20-25特性
. `% v! X  K. Q  P$ ?% h气源最大供气:0.7MPa。
, ?; l- x9 y; c  b3 I& F" i6 p! |- s' }1 g8 p' Y' \1 n$ a

6 X/ K# {/ t. |# i, S我自己的推算:! W5 y8 k  i- z# e- p# A/ J( ^

6 s3 s3 Z0 A- v8 R" z' P先计算了M4螺钉受到剪切的情况,& I) t) Y; J9 V# i; w3 o

: D8 n/ u  f1 S3 \' L, I4 ~假设气缸出力最大值200N计算:单只螺钉受到月11.014MPa应力
& K* K) |$ ?! L) c考虑其弯矩的影响:/ @+ s( d! V6 J7 R. s' B& r( x
单只螺钉受到M=200N*0.02m/2=2Nm7 r# X2 X( |7 a& R; `+ b  j: f
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" {) L8 [' h# a- A
则螺钉受到的应力:σ=M*3.459/2*10^-3/I=492.24 MPa! M, q. G/ |, N$ m$ l

; ~" T$ D  P* {7 p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。
/ _9 x3 w6 z4 J! Y  C- \  G
9 ?. `% ~% ]$ R4 R  z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。
5 N, Q2 a; C1 T$ \; Q2 i% A1 L- y) h- |$ i
这个结果与日本人的严谨相互冲突,我一直没有弄清楚。: M) o! k. z, i$ b! O3 A" T$ v
还望各位大侠指点指点。
" m6 |! ~- F. s5 i9 Z) l9 U+ i# t; L5 r3 s% X

! j6 a. a7 ^5 \7 R
$ a, s  r5 L- g& f7 M3 @9 M/ g) t; h2 ~* I8 J
补充内容 (2015-6-5 14:26):
/ Q8 s( [* h: X- b& _1 g, a5 B3 V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。
& ^9 @- R1 b2 R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
学习
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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。
8 k5 a% h  r4 L$ I( ^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
* p1 b  c' O/ x- ~供应商方面有什么解释?

! D* Q; b( a4 B$ S2 x( P# z4 }/ Z没有解释& C+ l2 j( n  Q& _; b, _! d
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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
, Q5 F+ R% P4 x# U% q, x( d( B0 `3 }6 g/ A( `( G
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?

点评

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?

点评

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
' U3 N: y% g, N* G拧螺丝拧过劲了?

- b" b) J" {: e* `/ b. X松,是后来变“松”的吧。
! t( x' J" o0 @
; b. {9 |3 F, V# F$ a6 c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?
0 @( Y( o9 m4 I0 N& B% E* a! T  w: b' n) l8 g0 t
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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