气缸行程限位紧固螺钉断裂原因探讨

iamprince998

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：
4 w: a. P% I; I9 ?1 l5 g  I 左图是实际实物，已经把断裂的螺钉取出。右图为测绘图

使用场合：
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% x  E7 c5 f0 B
4 o3 R. {( m& v" X6 I2 g+ U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。
# m: A& t0 r$ v4 R- B' @4 I6 ?. Z
气缸型号：CDM2B20-25特性
气源最大供气：0.7MPa。
0 U" g( `8 L0 [! K* N/ u" K

8 W% b$ V' j2 |3 B我自己的推算：

先计算了M4螺钉受到剪切的情况，
3 F! P$ p+ [4 H+ u, {% W% p
  i" D( b4 W; ?5 v0 Z3 n- I/ D假设气缸出力最大值200N计算：单只螺钉受到月11.014MPa应力
考虑其弯矩的影响：
3 C  S3 V& b6 h  _) b$ [单只螺钉受到M=200N*0.02m/2=2Nm
) d+ g" g2 w: W) v( G$ ^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
则螺钉受到的应力：σ=M*3.459/2*10^-3/I=492.24 MPa

# X0 V) E% J2 k9 z7 S/ J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。
# b; O, Q. L$ P2 n
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。
1 K! s. G4 q! d2 m
这个结果与日本人的严谨相互冲突，我一直没有弄清楚。
还望各位大侠指点指点。
9 _- t" q; C( E' O( R



补充内容 (2015-6-5 14:26):
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。
0 E) q% o3 C( i2 W7 f: W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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学习

ssw984177031

学习了

举起你的爪子

8 K# V& J0 C+ v* L" L. v拧螺丝拧过劲了？

举起你的爪子

用防松螺母

良生

大侠挺认真，不错。
分析静力时，螺钉按弯矩计算不合适，正常按受拉分析（与限位块边角支持力组成平衡力矩），大小=0.5*200N*20mm/4mm=500N计算，拉应力=500N/（3.459^2*pi*10^-6/4)=53Mpa。显然，静力是安全的，破坏主要是冲击力引起的，这个比较复杂。
8 T8 a; h1 p" q" P' D, j  S0 D" U3 `如果厂家反应其它设备没有问题，说明其限位调节刚好在气缸行程末端了，速度很小，冲击力不大了，所以安全。你这里出问题刚好相反。这个限位显然是为了增力行程微调而设计的，显然是有缺陷的，但也可以通过调整避免。

624272884

这个气路上装节流阀了没有啊，装了冲击就小了，做成L型的螺钉受力会好很多

机械学艺

自已改造－下吧。

Cavalier_Ricky

Cavalier_Ricky 发表于 2015-3-10 19:19
* f& f! X6 Z( l/ c4 U3 d  `; g, z拧螺丝拧过劲了？

( J7 r% \) i6 \松，是后来变“松”的吧。
2 G* K6 Y6 G- Y1 \
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, v7 ]/ ]  \9 m
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。

Cavalier_Ricky

拧螺丝拧过劲了？

机械-AI

# q( K! h5 ^4 o' k) D; Y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？