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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 3 f+ ]% l2 n% r5 f1 I- B' W  c

# o0 k3 J2 B7 n" j各位高工:
3 M* U+ U0 L9 ^' _  p: k0 [. B% |大家好,现有一棘手问题需要求助大家。
! @0 g( p( [; C3 i/ }- p/ Y6 w9 _) U' {( j' J
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
7 g$ t( y( _2 g# V- h; ^两位五通电磁阀前面装有一缓冲阀。
7 O( o, q; {# }# N5 ~0 G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。6 q3 H" L4 C" p2 y  @
活塞杆理论速度为50~1000mm/s
0 W8 [& I3 P# P: J# {' N: d' ?% w/ @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。
; _  A+ ]; ]  J- t7 i/ c现场5 o3 t9 B1 o. h3 U! |2 t2 ~! x1 ~
请教各位高人:
: f+ G: O6 O/ w4 Z' G/ o' p0 g1。此处如何分析?应该计算转动惯量?计算冲击力?还是?
% L  R" k* \. d( K5 O; b2。此处断裂主要原因?8 ]3 R' T( S: m4 ~- y. r+ f

' V9 W& b# d2 C' i
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。
: h/ K: r2 X- P1 J建议:
2 }; v0 i, R4 {0 w1 c) j% _5 c1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。
' V* r/ X8 |$ R9 p2、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.gif8 \. |8 ]3 U4 s) j" T0 z
我认为应力集中可能是螺纹断裂的主因。) O& u/ y- l& M# r. G, u3 G7 a
建议:
! ^3 U5 T9 z2 v( {5 m+ Z1、更换材料,如35CrMoA等强度、韧性更高的材料。

' U* r( F- w9 H: E( W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: [; Y1 i# k' U8 y' e9 s
选特殊材料的气缸固然好/ S9 T/ [6 l" C4 _& Z
但是成本和维护也困难
5 Q: P; L3 C% q5 H3 C" ~所以最好的办法是更换大型号的气缸7 n1 l, v- L  t% q9 m6 {( g8 c' z
你那个气缸选到80-100就可以了
1 {% [9 {/ s5 \- @, q! w# i另外
. U# o% j  W. y3 u( c气缸轴断裂一般是受弯曲断裂
4 X: |0 |8 k0 N这个有点难计算
7 m$ J5 f4 h6 O7 ~7 ]与安装,位置,门的阻力
6 {. Z, C, i. ?等等有关  t* f6 w1 q2 q9 Q$ r# ]4 q
甚至与铰链的位置有关1 p4 q, Y% U, ^& b9 p
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; K( L7 T1 o! m  W- L& P; t
我觉得气缸选的小了/ }1 G+ p, E/ u" r
选特殊材料的气缸固然好
2 k: H) \! r5 c( u& L0 ?4 G但是成本和维护也困难
3 D. B+ \0 \5 C9 f2 ]' j
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
2 x: i! ]; m' k+ _: s0 X, H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 ...
, ~: G5 K* c8 S6 K2 \' `
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
& s7 U: T7 j$ j" x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 ...

& b% Z9 W, u8 F) T6 j. D3 QM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。% X+ I4 v, `) w' T5 a
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
) ^' ~; m( L- c' l+ C% m9 m* QM16可承受的拉力在2000kgf以上,引入安全系数,可用拉力约为700kgf。
( k' w( R9 y: d+ Y0 m测一下缸内气压,乘上有效活塞面积 ...
" ^3 l. E4 w" V9 P% c
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
  ]* f8 u: o! c% ^
4 I: F8 x, d7 C4 t& B9 F: _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.
) K% u/ k1 {6 A5 Q( G( |1 @
1 G% o& T( L# d; W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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