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10天前
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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 7 p+ y0 Z& q6 k' q/ W. E! N
+ n; |# k2 M5 m1 ]8 w5 n! M- D3 {
各位高工:
1 u" e3 z# o9 z) \- p4 ]- X大家好,现有一棘手问题需要求助大家。5 d( q, E$ ~. f4 V) i! B% V9 c

' W* U4 J, y& M7 Q0 Q3 ^8 f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$ \$ R  |- g! h6 y两位五通电磁阀前面装有一缓冲阀。) B" I% q8 U8 I
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。- w5 H9 T( F+ T; {/ s1 [7 |9 i, I
活塞杆理论速度为50~1000mm/s( s. u1 w2 G  K- I/ Q
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。
3 ?' E5 h* ^8 Z9 m1 q现场) v1 u$ n+ B$ E! p# l
请教各位高人:9 w) C$ {- H9 |
1。此处如何分析?应该计算转动惯量?计算冲击力?还是?  r, t2 ?7 T/ l1 h/ Q6 r$ ]
2。此处断裂主要原因?% y& x! X$ z4 M" X! m7 @
0 a) L/ `6 R! y  ~, {
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。
( F+ ?2 n# Y! k) p2 G6 K4 o建议:
; d5 l& {: w, D) f8 D5 q, S1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。
& Y3 {; n0 j& l5 R' L1 v, \: |0 W2、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.gif
4 b! j4 E7 C2 G6 w4 e我认为应力集中可能是螺纹断裂的主因。) j& K) A. l' M+ M/ t
建议:0 I0 a9 ?8 W; |1 I# w3 ~% N2 ]6 K: a
1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。

6 z5 }' y! l, _; n9 X9 f" L: G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
* M& a4 Y8 \9 w! l" @: E选特殊材料的气缸固然好
& y9 H$ v( [& C5 o& S2 _但是成本和维护也困难
- F5 p9 X' q! C/ c& B所以最好的办法是更换大型号的气缸! L: i2 t- n4 Q; |' N
你那个气缸选到80-100就可以了
' O$ b# H4 U. w, o7 }另外
, P8 Z2 W# y9 K7 \( J7 s" o! [/ Y4 B气缸轴断裂一般是受弯曲断裂
; j9 N/ L6 t2 M5 |! _* A这个有点难计算
* u5 l' S% V( a* q3 `- [与安装,位置,门的阻力+ @0 |' ~$ D, s, t# y
等等有关& N3 `  Z% I9 n) V; h
甚至与铰链的位置有关
( d9 d9 }$ C+ e/ Z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.gif
0 X4 ?, [9 d$ ?' I我觉得气缸选的小了: @. P: G+ }) K0 m6 ~0 y( R9 N$ t8 @
选特殊材料的气缸固然好* r; b$ B4 q& v4 \7 f  F! @, A& w& S
但是成本和维护也困难

' [  g/ _% _9 l" L" Q9 b( t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
- S" g2 ~1 n+ @# M6 A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 ...

! E$ e) [" q+ D) ~: G/ E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( Q/ X3 u/ @& x' W+ \0 @
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 ...

: n) `3 |7 x& ?! B5 N* V& {M16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。9 [% }" u) V5 B7 c1 A0 K
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
, T& g  H  t  O1 y! r3 I+ EM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。
# I! j6 q6 H6 {测一下缸内气压,乘上有效活塞面积 ...
. y5 e/ j0 `5 f6 I: k
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
& L- P6 `5 l1 j3 M( ^* O9 n: U* `1 m- q9 a
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.
6 V8 b( j$ p; K$ O0 ^3 }; a1 O' r# E, y! n- f* Y' m
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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