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[求助] 气缸活塞杆断裂计算

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发表于 2014-7-4 16:55:30 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海

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本帖最后由 一直很努力 于 2014-7-4 17:06 编辑 $ `+ o- M' y' f6 p$ k. [1 D

" L- {) y  K! `9 O各位高工:
! V5 F  t* ?, a3 d2 L. g" y大家好,现有一棘手问题需要求助大家。4 W5 i+ Y3 t! u) @' P" u% x2 O; g- D

9 p2 F- k" m: [如图所示一个气缸带一个旋转门(两个门重约600Kg,单门重约300Kg门高约2000mm)的结构气缸为SMC型号为:CP96SDB63-250
  g. w1 d0 H# L. @/ B两位五通电磁阀前面装有一缓冲阀。/ }, g- w5 D+ ~0 s2 U
但是现场有时候还是会将气缸活塞杆(杆径20mm,材料Q235A)的头部在螺纹处撞断。4 V: P& Y1 V, b4 @' {
活塞杆理论速度为50~1000mm/s
9 B9 Z2 E+ P7 e" |由于是日本客户,大家都知道日本人比较较真,虽然给客户提供了备件,但客户仍要求提供此处的详细计算数据,以确保此后不会再断。
0 n% Z7 v; {' t+ I8 _1 \. u现场* \3 s3 l2 C  `. h3 n/ Q; a) g" w
请教各位高人:) t' a- S" p: _/ Q0 G
1。此处如何分析?应该计算转动惯量?计算冲击力?还是?
% B( H6 e' Y  x# r& l8 g6 i& x: P2。此处断裂主要原因?
1 H4 E. U  U3 d7 `8 A+ Q! P( J, W- Q
! ^" b! Z8 A& m! O
CP96SDB63-250.jpeg
Pneumatic cylinder.jpeg
Pneumatic cylinder-1.jpeg
Door.jpg
发表于 2014-7-4 19:13:44 | 显示全部楼层 来自: 中国陕西西安
我认为应力集中可能是螺纹断裂的主因。- R7 m  g! J3 U5 ?( S
建议:/ W& J* [+ f% Y) _3 B9 \+ B6 u0 J8 a
1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。
; b+ x) @3 y& w- c7 |+ G2、适当加大此处螺纹,设计合理的螺纹退刀槽,减小应力集中。
 楼主| 发表于 2014-7-5 09:44:47 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
我爱用acad 发表于 2014-7-4 19:13 static/image/common/back.gif6 y9 O  l1 s) q3 S( @" {7 |# o5 @
我认为应力集中可能是螺纹断裂的主因。- m) W5 N! u8 Y7 b( R7 n; a
建议:
" L; r( ?; q1 j" [( Y: I1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。

! [, G1 B( |3 N7 q5 B; }2 l6 q那应该加大到多少合适?如休验算?谢谢!
发表于 2014-7-5 10:55:57 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
我觉得气缸选的小了  ^( X% _+ a4 C( D( U
选特殊材料的气缸固然好
: O" X! Z* V9 ]. s7 \7 Q3 y) m3 C但是成本和维护也困难( T" i8 Z4 C1 j& [
所以最好的办法是更换大型号的气缸( g/ Z: I5 _4 J9 ^) I
你那个气缸选到80-100就可以了. B% l/ O& u; I" d2 W# r- n
另外9 r" ^* x8 b2 j* w
气缸轴断裂一般是受弯曲断裂
6 Z2 `- F) T2 Z3 Y这个有点难计算
6 I8 K) b8 S8 a! O9 ]" Q, M0 X* {与安装,位置,门的阻力- t  Q3 @5 O* v2 f8 P
等等有关
7 g* Q0 `4 c" k/ O7 ~5 f' h5 K甚至与铰链的位置有关
  z0 d9 Q) r4 n: N! b% k# U你具体问题分析吧
 楼主| 发表于 2014-7-6 08:40:13 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
千军一将 发表于 2014-7-5 10:55 static/image/common/back.gif2 L5 g# H1 Q6 k$ u) c5 W# x
我觉得气缸选的小了
6 s5 @( E# }3 B& D. V$ [, X选特殊材料的气缸固然好# |0 c& {1 t/ c; ]/ S( Z% Q
但是成本和维护也困难
+ D& u( y5 Y4 z/ J& E
你说的很对,但是现在客户就是让给出一个计算数据,他们才信服!
发表于 2014-7-6 12:33:29 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
需要实测活塞杆受的力,活塞杆直径20mm,螺纹直径多少?如果是M20的普通螺纹,可承受的力在3000kgf以上,300kg的重量根本不是问题,因此没必要更换大气缸。看是否拉门时有别劲现象,实测一下拉力就可说明问题。如果就是300kgr 的力,是没有问题的。
 楼主| 发表于 2014-7-6 20:50:47 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
gaoyns 发表于 2014-7-6 12:33
- z+ R1 W# C. y9 \) K, ^! s需要实测活塞杆受的力,活塞杆直径20mm,螺纹直径多少?如果是M20的普通螺纹,可承受的力在3000kgf以上,30 ...

& J5 \$ R9 P) d) t7 z6 f感谢高老指点,活塞杆端螺纹M16. 主要是为了提高工作节拍,把门汽缸前面的节流阀调的太大引起的,不知道这个瞬时受力如何来测?
发表于 2014-7-7 09:30:40 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
一直很努力 发表于 2014-7-6 20:50 static/image/common/back.gif
  P% @& c' U5 c" [3 ?8 @% O/ L感谢高老指点,活塞杆端螺纹M16. 主要是为了提高工作节拍,把门汽缸前面的节流阀调的太大引起的,不知道这 ...
6 ]# J4 i; O2 t! F: w
M16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。. p+ O& H  X$ d: [4 D/ T/ M
测一下缸内气压,乘上有效活塞面积,也可算出拉力,如果有加速度,还需加上加速力。
 楼主| 发表于 2014-7-8 15:05:11 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
gaoyns 发表于 2014-7-7 09:30 static/image/common/back.gif
7 R: |5 M2 {0 n+ UM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。& y+ j  v3 T; P; D
测一下缸内气压,乘上有效活塞面积 ...

) i: I: ^% F  u静态拉力好算,但是气缸加速度的力就不好测也不好算了。
发表于 2014-7-17 12:04:06 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北武汉
本帖最后由 lussssssssss 于 2014-7-17 12:09 编辑 7 F7 `. j9 Y# t' Y
+ H" T2 a7 g/ _+ d
那么重的门,杆子太细了,另外铰接头太精密,如果采用球形铰头最好,否则间隙留大点.1 u2 {% H, I# y  X
1 A1 r  @3 b8 Q8 m0 s
杆子建议采用40Cr,调质,螺纹至少M28,表面质量要好,如果采用球形铰接头,直径可以减少
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