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工程塑料拖鏈頻繁斷裂問題分析

2017-10-22 0:30:20點(diǎn)擊：

摘要：主要介紹了拖鏈的結(jié)構(gòu)、選型計(jì)算及校核、安裝以及在工廠內(nèi)的常見應(yīng)用形式，拖鏈在床、機(jī)械等移動(dòng)設(shè)備上的電纜、油管、氣管、水管、風(fēng)管中放置可起到牽引和保護(hù)作用，拖鏈的頻繁失效將影響設(shè)備的正常使用。本文以某工廠正在使用的頻繁斷裂的拖鏈為例，對(duì)其結(jié)構(gòu)選型、計(jì)算校核、安裝以及使用情況等方面進(jìn)行整體分析，最終找到引起斷裂的真正原因，為今后拖鏈選型、安裝、問題原因查找等提供參考。
關(guān)鍵詞：拖鏈斷裂失效校核

1 拖鏈頻繁斷裂問題介紹
拖鏈，又稱坦克鏈，由眾多的單元鏈接組成，鏈接之間可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在整體的機(jī)械設(shè)備中，拖鏈雖然只占其中很小的一部分，但卻對(duì)機(jī)械設(shè)備的移動(dòng)部件起到了重要的保護(hù)作用。

國內(nèi)某工廠用于冷卻液/助力轉(zhuǎn)向液/洗滌液三合一加注設(shè)備移動(dòng)單元上放置油管和電纜的一條拖鏈，每天工作 20 h，每月工作 25 天，在導(dǎo)向槽中行走，拖鏈安裝、運(yùn)行示意圖如圖 1 所示。在正常使用 2 個(gè)月后，距離驅(qū)動(dòng)固定端 2.3 m 附近出現(xiàn)斷裂情況，經(jīng)更換鏈片后繼續(xù)使用，但在運(yùn)行 1 周后相同位置又發(fā)生斷裂。后期頻繁維修，頻繁斷裂，已嚴(yán)重影響到汽車加注的質(zhì)量。

圖1 拖鏈安裝、運(yùn)行示意圖

2.1.2 與拖鏈標(biāo)準(zhǔn)載荷進(jìn)行核對(duì)

拖鏈設(shè)計(jì)為長行程滑行應(yīng)用，運(yùn)行至約2 m 長度位置時(shí)，上層拖鏈可靠在下層拖鏈上滑行。所以驅(qū)動(dòng)固定端之后2 m拖鏈為承重最大段，故需依據(jù)此2 m段所能承重力選擇拖鏈型號(hào)。拖鏈在 2 m 長度實(shí) 際承受質(zhì) 量 =4.99 kg/m×2 m=9.98 kg。

igus E4.42 拖鏈承載能力如圖 2 所示，E4.42 拖鏈直線架空長度FL1為2 m時(shí)承載質(zhì)量為10 kg，由以上比較可知，加注設(shè)備拖鏈參數(shù)選擇滿足理論載荷要求，但拖鏈實(shí)際載荷與理論載荷相差較小。

2.1.3 分析運(yùn)行速度對(duì)拖鏈承載質(zhì)量影響

加注設(shè)備所用拖鏈最大行走速度約為0.4 m/s，≤1 m/s 所以上下兩段靠在一起時(shí)拖鏈承載質(zhì)量為8 kg/m，通過上述計(jì)算可知拖鏈實(shí)際承載質(zhì)量為4.99 kg/m，根據(jù)表 4 長行程使用時(shí)拖鏈承載質(zhì)量與速度關(guān)系表可得出，拖鏈移動(dòng)速度不會(huì)對(duì)實(shí)際使用帶來影響。

2.1.4 核算拖鏈彎曲半徑是否滿足要求
拖鏈內(nèi)直徑最大管路、電纜為Φ20.7 mm管路。按照拖鏈選用原則要求（彎曲半徑要根據(jù)電纜的最大直徑選擇并應(yīng)達(dá)到電纜直徑的10倍，行程小的可相應(yīng)選擇較小的半徑）。本加注設(shè)備所用拖鏈半徑應(yīng)為20.7×10=207 mm，實(shí)際選用250 mm半徑符合要求。通過上述對(duì)構(gòu)成拖鏈選型三要素載荷、運(yùn)行速度、彎曲半徑分析可以確定，拖鏈型號(hào)選擇滿足實(shí)際使用要求，不存在過度使用現(xiàn)象，但其承載力

選擇方面存在型號(hào)偏小現(xiàn)象。

2.2 觀察拖鏈實(shí)際運(yùn)行情況

經(jīng)過對(duì)拖鏈實(shí)際運(yùn)行狀況的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)拖鏈運(yùn)行至2 m位置時(shí)，上層與下層不能實(shí)現(xiàn)搭接，而

在約3 m位置時(shí)才真正實(shí)現(xiàn)搭接。此現(xiàn)象說明拖鏈實(shí)際架空段為3 m。拖鏈實(shí)際架空載荷為4.99 kg/m×3 m=14.97 kg。對(duì)照?qǐng)D 2 可知，3m 時(shí)拖鏈直線架空承載能力約1.2kg，安全塌腰承載能力約6.5 kg。因

此無論拖鏈處于直線架空還是安全塌腰的狀態(tài)運(yùn)行，實(shí)際負(fù)荷14.97 kg均大大超出拖鏈允許載荷。根據(jù)國內(nèi)、外相關(guān)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，拖鏈不能按照預(yù)計(jì)在設(shè)計(jì)位置上下層搭接，多數(shù)是由安裝的實(shí)際高度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求引起的，安裝形式如圖 3 所示。依據(jù)拖鏈設(shè)計(jì)原則，拖鏈滑行使用時(shí)應(yīng)將安裝高度降低至186 mm。

測量現(xiàn)場實(shí)際安裝高度，拖鏈固定端安裝高度為 239 mm，與 igus 標(biāo)準(zhǔn)安裝高度 186 mm 相差53 mm，此原因可能是引起拖鏈上下兩層無法搭接，最終導(dǎo)致拖鏈過載斷裂的直接原因。

圖3 拖鏈固定示意圖

3 改進(jìn)及效果

通過以上分析，引起斷裂的主要原因?yàn)榘惭b高度超出標(biāo)準(zhǔn)要求 53 mm，所以將拖鏈安裝降低53 mm進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、安裝。

將重新設(shè)計(jì)、制作的支撐板及拖鏈斷裂位置前后各3組鏈片更換后，設(shè)備按照每天20 h，每月25天的頻率運(yùn)行2個(gè)月，拖鏈保持正常，沒有出現(xiàn)斷裂情況，且跟蹤觀察拖鏈上、下兩層在設(shè)計(jì)位置能夠正常重疊。

4 結(jié)束語
從問題出發(fā)，對(duì)拖鏈選型、安裝進(jìn)行逆向分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致拖鏈斷裂問題的主要原因不是拖鏈的選型，而是拖鏈的安裝不能與拖鏈的設(shè)計(jì)要求相符最終導(dǎo)致問題出現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員除對(duì)設(shè)備的運(yùn)行形式、部件型號(hào)做出正確選擇外，還應(yīng)重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場安裝方式、安裝標(biāo)準(zhǔn)做出詳細(xì)的要求和指導(dǎo)。

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