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工程塑料拖链频繁断裂问题分析

  

  1 拖链频繁断裂问题介绍

  拖链,又称坦克链,由众多的单元链接组成,链接之间可自由转动。在整体的机械设备中,拖链虽然只占其中很小的一部分,但却对机械设备的移动部件起到了重要的保护作用。

  国内某工厂用于冷却液/助力转向液/洗涤液三合一加注设备移动单元上放置油管和电缆的一条拖链,每天工作 20 h,每月工作 25 天,在导向槽中行走,拖链安装、运行示意图如图 1 所示。在正常使用 2 个月后,距离驱动固定端 2.3 m 附近出现断裂情况,经更换链片后继续使用,但在运行 1 周后相同位置又发生断裂。后期频繁维修,频繁断裂,已严重影响到汽车加注的质量。

  2.1.2 与拖链标准载荷进行核对

  拖链设计为长行程滑行应用,运行至约2 m 长度位置时,上层拖链可靠在下层拖链上滑行。所以驱动固定端之后2 m拖链为承重最大段,故需依据此2 m段所能承重力选择拖链型号。拖 链 在 2 m 长 度 实 际 承 受 质 量 =4.99 kg/m×2 m=9.98 kg。

  igus E4.42 拖链承载能力如图 2 所示,E4.42 拖链直线架空长度FL1为2 m时承载质量为10 kg,由以上比较可知,加注设备拖链参数选择满足理论载荷要求,但拖链实际载荷与理论载荷相差较小。

  2.1.3 分析运行速度对拖链承载质量影响

  加注设备所用拖链最大行走速度约为0.4 m/s,≤1 m/s 所以上下两段靠在一起时拖链承载质量为8 kg/m,通过上述计算可知拖链实际承载质量为4.99 kg/m,根据表 4 长行程使用时拖链承载质量与速度关系表可得出,拖链移动速度不会对实际使用带来影响。

  2.1.4 核算拖链弯曲半径是否满足要求

  拖链内直径最大管路、电缆为Φ20.7 mm管路。按照拖链选用原则要求(弯曲半径要根据电缆的最大直径选择并应达到电缆直径的10倍,行程小的可相应选择较小的半径)。本加注设备所用拖链半径应为20.7×10=207 mm,实际选用250 mm半径符合要求。通过上述对构成拖链选型三要素载荷、运行速度、弯曲半径分析可以确定,拖链型号选择满足实际使用要求,不存在过度使用现象,但其承载力

  选择方面存在型号偏小现象。

  2.2 观察拖链实际运行情况

  经过对拖链实际运行状况的跟踪观察,发现拖链运行至2 m位置时,上层与下层不能实现搭接,而

  在约3 m位置时才真正实现搭接。此现象说明拖链实际架空段为3 m。拖链实际架空载荷为4.99 kg/m×3 m=14.97 kg。对照图 2 可知,3m 时拖链直线架空承载能力约1.2kg,安全塌腰承载能力约6.5 kg。因

  此无论拖链处于直线架空还是安全塌腰的状态运行,实际负荷14.97 kg均大大超出拖链允许载荷。根据国内、外相关行业经验,拖链不能按照预计在设计位置上下层搭接,多数是由安装的实际高度不符合标准要求引起的,安装形式如图 3 所示。依据拖链设计原则,拖链滑行使用时应将安装高度降低至186 mm。

  测量现场实际安装高度,拖链固定端安装高度为 239 mm,与 igus 标准安装高度 186 mm 相差53 mm,此原因可能是引起拖链上下两层无法搭接,最终导致拖链过载断裂的直接原因。

  3 改进及效果

  通过以上分析,引起断裂的主要原因为安装高度超出标准要求 53 mm,所以将拖链安装降低53 mm进行重新设计、安装。

  将重新设计、制作的支撑板及拖链断裂位置前后各3组链片更换后,设备按照每天20 h,每月25天的频率运行2个月,拖链保持正常,没有出现断裂情况,且跟踪观察拖链上、下两层在设计位置能够正常重叠。

  4 结束语

  从问题出发,对拖链选型、安装进行逆向分析发现,导致拖链断裂问题的主要原因不是拖链的选型,而是拖链的安装不能与拖链的设计要求相符最终导致问题出现。设计人员除对设备的运行形式、部件型号做出正确选择外,还应重点对现场安装方式、安装标准做出详细的要求和指导。

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