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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:+ ^+ i5 H) M' o5 o
左图是实际实物,已经把断裂的螺钉取出。右图为测绘图
( m8 K* a+ [& [3 K3 K* I% |( K% C5 B
' T' A/ S2 j& q& q使用场合:- l, m0 o% f# B! ]/ K( W! D% K
( d6 W, ?( K- ?, A" g

7 V) ^% f& o1 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。7 q# {& F  j# @5 v

6 {" y6 u5 ~' W" ]1 k% a气缸型号:CDM2B20-25特性
( _% X' S3 J: V, L' A8 O" d气源最大供气:0.7MPa。
& v4 R: v% W1 [2 A2 P+ V
6 D3 g: z! V7 \- ^" k7 i/ s- ~1 o* y
我自己的推算:. s0 Z6 Q( _* G: c- I/ J0 O. b) Y, M$ e

4 w. ~9 D$ B+ @( m/ a; i先计算了M4螺钉受到剪切的情况,; q" E2 a" n: r5 o, F( R

. W) G: H% j2 M7 P* o假设气缸出力最大值200N计算:单只螺钉受到月11.014MPa应力  ^! c6 i6 s! {, \$ m9 ?
考虑其弯矩的影响:/ S1 Q/ T7 u% m1 ?* J
单只螺钉受到M=200N*0.02m/2=2Nm
8 ?* G3 A  K9 z, p/ U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, S7 N) S+ c: k7 U
则螺钉受到的应力:σ=M*3.459/2*10^-3/I=492.24 MPa
7 O3 u9 _$ s) Z( a! u; M
- t0 g# L5 I. i, Q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。& t3 [% g( Q! C1 \: R$ C" X& C

9 |, D8 T0 w. |" k) K& P, e; v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 R/ C+ K, ]" B7 g# J% n1 Q1 G$ @7 o8 F% b2 |2 |- o
这个结果与日本人的严谨相互冲突,我一直没有弄清楚。/ a" F/ T9 D: P& u
还望各位大侠指点指点。2 q+ x) ^- X6 Z' d( o
7 K" i& {- H9 G9 k/ J, T
" g) E* S% j% ]+ w3 J1 g! z) O

( J$ w# }  Q& ?7 w
& x# b8 w: C. G) k9 ]: l补充内容 (2015-6-5 14:26):' c1 _$ n: J$ r- D, M4 d+ {
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。$ R4 k9 X2 ^. c' e. S* P3 P
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。+ m2 F: K: Z5 R- Q  C
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
: A6 t* M* o- J1 n  f供应商方面有什么解释?
+ Z# ?  O6 N2 O0 g. e3 h
没有解释
1 S: f& H# K- m" T& A' U
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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 6 j. Y$ ]: ^5 P1 L7 ~/ `

. i0 Q2 t  E. F! d1 W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 ) m; v% d8 {, o7 n5 k0 T
拧螺丝拧过劲了?

8 q) L+ ]% C* K$ T" a0 r松,是后来变“松”的吧。* C7 B, u7 d# e+ k* n
+ L! Q' f! P4 E. B9 u/ A1 [% ?1 H
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?) w/ v4 C& E, c: R7 c2 ?

5 U) Q$ c' }( Y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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