某支架電動缸的維修及特性分析

王宗祥

摘要：針對某支架主推動力源底座支耳斷裂及翻轉(zhuǎn)異響現(xiàn)象，通過排故試驗、定位故障，并進(jìn)行了機(jī)理分析，提出了改進(jìn)底座制造工藝、優(yōu)化電動缸受力特性等措施，最后通過試驗驗證了改進(jìn)措施的有效性。

關(guān)鍵詞：電動缸；機(jī)理；特性

電動缸的工作原理是利用各種類型的電動機(jī)（如AC伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、DC電動機(jī)帶動不同形式的絲杠（或螺母）旋轉(zhuǎn)，并通過構(gòu)件間的螺旋運動轉(zhuǎn)化為螺母（或絲杠）的直線運動，再由螺母（或絲杠）帶動缸筒或負(fù)載做往復(fù)直線運動。采用AC伺服電動機(jī)的電動缸，可以利用伺服電機(jī)的控制特性，很方便地實現(xiàn)對推力、速度和位置的精密控制[1-4]。隨著現(xiàn)代工業(yè)和裝備制造業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的電動缸被廣泛應(yīng)用到軍事產(chǎn)品、煤礦設(shè)備、精密自動化等多個領(lǐng)域[5-7]。本文針對購買的某支架電動缸的故障，通過機(jī)理分析及試驗，提出了解決方案。

一、問題定位

電動缸底座支耳負(fù)責(zé)將電動缸與支架底座連接，但是在使用一個月后，電動缸底座的支耳斷裂及并產(chǎn)生異響。如圖1所示。

二、機(jī)理分析

（一）梯形螺母和絲杠干摩擦產(chǎn)生異響。因為梯形絲杠和螺母的運動為滑動摩擦副，效率很低，對油脂的潤滑要求較高。所以通過以上試驗反饋情況可以斷定是由于電動缸內(nèi)部潤滑不夠，經(jīng)過多次舉升摩擦消耗掉了內(nèi)部少有的油脂，造成螺旋副的干摩擦從而產(chǎn)生刺耳的聲音，并通過缸體放大。

（二）斷裂機(jī)理。母材問題：電動缸底座支耳采用焊接形式，母材為45號鋼，該材料為中碳鋼，焊接性能極差，需在多重工藝保障的條件下才能實現(xiàn)理想的焊接質(zhì)量，如母材加溫、焊條加溫、氣體保護(hù)電弧焊，以及焊后及時去應(yīng)力熱處理等措施。

焊縫問題：經(jīng)實際檢查失效處斷口，發(fā)現(xiàn)電動桿底部支耳連接處，未開剖口，焊縫最高高度和寬度不足5mm，木材厚度約16mm。

三、現(xiàn)場試驗

根據(jù)以上的分析，對異響的電動缸進(jìn)行反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行多次反復(fù)試驗后，缸產(chǎn)生了卡死現(xiàn)象，打開電動缸腔體，發(fā)現(xiàn)螺母的銅粉散落在絲桿周圍，絲杠表面無任何油膜。對另一個產(chǎn)生響聲的缸體進(jìn)行涂抹油脂后，反復(fù)試驗并未產(chǎn)生異響，可以判定故障原因就是絲杠與螺母潤滑異常。

四、改進(jìn)措施

（一）底座支耳及底座全部采用45號鋼進(jìn)行整體加工制造，替換原焊接方式。整體粗加工后先進(jìn)行調(diào)制處理再進(jìn)行精加工。通過受力分析可以看出受力滿足要求。（見圖2）

（二）對電動缸的活塞桿進(jìn)行重新清洗，內(nèi)部加入充足的潤滑脂美孚100，替代原少量的低溫潤滑脂，使梯形絲杠在運動發(fā)熱時，螺母及絲杠表面能夠得到充分潤滑，使油膜不會因為高溫高壓而造成破壞。同時在活塞桿的頭端增加注油孔，便于運動多次或多年后維護(hù)便利。

五、結(jié)論

本文根據(jù)某支架出現(xiàn)的動力源底座支耳斷裂及翻轉(zhuǎn)異響現(xiàn)象，通過問題定位，機(jī)理分析及反復(fù)試驗，闡明了事故的主要原因，針對設(shè)備的現(xiàn)有狀態(tài)，優(yōu)化了電動缸內(nèi)部潤滑特性，并證明了改進(jìn)措施的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆飛飛.電動缸的測試系統(tǒng)設(shè)計及建模[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011：1-3.

[2]陳超，趙升噸，崔敏超等.電動缸的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)械傳動，2015，3：181-186.