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：
2 K; Y8 L' y$ Q% y! E 左图是实际实物，已经把断裂的螺钉取出。右图为测绘图
1 I4 G, L: |6 N
$ _# {4 u9 y5 @! ], h4 w: P使用场合：
! K+ n1 R- V  {

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。

! O3 [7 ]) d4 P气缸型号：CDM2B20-25特性
气源最大供气：0.7MPa。
/ ~: d( [0 A* {8 Z
" P, X2 |$ k( F6 C
1 u; r! a9 S5 M6 U: k我自己的推算：

先计算了M4螺钉受到剪切的情况，

假设气缸出力最大值200N计算：单只螺钉受到月11.014MPa应力
5 k8 q+ k" q0 O- Q考虑其弯矩的影响：
单只螺钉受到M=200N*0.02m/2=2Nm
) q# k) w  \! i8 Z. p% o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
6 g1 p% O3 k( \# U1 o则螺钉受到的应力：σ=M*3.459/2*10^-3/I=492.24 MPa
, j$ W- U6 u9 U. [+ c
) F! ~' ^9 I! b  z5 m5 J% F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, M7 w6 f; S4 O; U0 U) 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。

这个结果与日本人的严谨相互冲突，我一直没有弄清楚。
$ q7 a3 Y% s$ W. F+ _% l) d还望各位大侠指点指点。
7 E- \+ t1 t5 i  E0 {
" m' s- f5 L7 l6 n6 X


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。
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

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学习了

举起你的爪子

/ F" O$ r$ k4 W8 Y+ k! L3 j7 ]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。
0 a' D/ `6 M1 z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。
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。

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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
$ x6 M1 D% _. @( u0 N/ M0 B拧螺丝拧过劲了？

8 b* Q1 U* m, P( q松，是后来变“松”的吧。
5 V1 @% g1 v0 Z0 S1 b
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？

' F9 Q  r4 M! S6 q/ s' C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

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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？