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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 1 P+ E& E( h! k. G6 N9 M
+ O( w* j6 m) V7 \
各位高工:
, H0 |6 y, P, ?0 T2 Q5 K大家好,现有一棘手问题需要求助大家。
/ E( f+ k" d8 y, a0 l3 Z9 ^: P7 x, S; D! I5 z
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; n1 {9 d5 P5 i" \" y
两位五通电磁阀前面装有一缓冲阀。: y" C; |1 A8 Z6 W- W
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。+ p  K( a/ _" l) z
活塞杆理论速度为50~1000mm/s( S# a$ j) L9 L1 x4 N0 c6 i. F
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。4 e: Y1 q3 j& r0 Z
现场
( g9 e3 J  c  Z; W请教各位高人:* @/ w) ?0 L* @. ^3 a
1。此处如何分析?应该计算转动惯量?计算冲击力?还是?
; A8 U# ]- X9 u9 @2。此处断裂主要原因?
( ~9 L( r9 L* M+ s% `
) F$ m  @' Y; ?) b. o0 q
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。8 B3 a. {" z0 Z8 N# a, J2 P
建议:2 d, E4 U: I4 E) b( F1 e% n; O
1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。  s) O: X+ h7 U2 G3 ~
2、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
$ c# n4 ]; c+ h我认为应力集中可能是螺纹断裂的主因。: D8 P9 B* C+ Z) b3 j, E* S& h0 r
建议:  c7 G% ^& w2 _' G# e
1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。
. x6 d9 K5 o/ R
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
( F/ J7 B: _% P" J" k' l选特殊材料的气缸固然好2 _$ P. E& r" V8 L4 X6 V% v, o
但是成本和维护也困难
/ E5 Z) h: J8 r- ?' J所以最好的办法是更换大型号的气缸
* H% F# H  _( [, e6 J你那个气缸选到80-100就可以了
; \/ Z6 g2 Q3 B7 S1 P0 }3 I+ A: ]另外$ G' d# p5 k! x: {8 O* D
气缸轴断裂一般是受弯曲断裂
  O* `( Z6 k- H4 R" u这个有点难计算
& d5 J4 t2 A* b0 K. E4 d0 \与安装,位置,门的阻力
$ p. f( I: x# r等等有关% A! |2 R# P, Y: c8 K
甚至与铰链的位置有关
4 x) o  Q" m% m7 X. [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
- _" H/ ~$ a6 X/ Q) @3 A我觉得气缸选的小了
9 f1 C+ _% G! o2 l+ y选特殊材料的气缸固然好/ {* d; e" l5 k# [! w2 J! ^+ i
但是成本和维护也困难

0 v: z# R( {/ B7 [' c. L3 G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; N& m% U& v. l
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 ...

, Q  }8 W( M0 s8 ~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
0 @0 J( n& c! q( H% A' _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 ...

! T4 L0 p1 Y* ~, u5 PM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。. c/ q$ z3 @2 C, j' Y2 ?) ?
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
3 X* l9 Z1 |4 A' x& p/ vM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。( s# _1 a+ L( p
测一下缸内气压,乘上有效活塞面积 ...
* ~- z$ U* X3 w, C! e* t$ j0 O. B" [
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
: ?" i2 w+ b- J2 R6 @1 r6 G  Z8 X+ i
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./ P) l$ \5 y" w3 |$ k! ~
7 W. ^7 W: Y5 z
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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