工程塑料拖鏈頻繁斷裂問題分析

摘要：主要介紹了拖鏈的結構、選型計算及校核、安裝以及在工廠內的常見應用形式，拖鏈在床、機械等移動設備上的電纜、油管、氣管、水管、風管中放置可起到牽引和保護作用，拖鏈的頻繁失效將影響設備的正常使用。本文以某工廠正在使用的頻繁斷裂的拖鏈為例，對其結構選型、計算校核、安裝以及使用情況等方面進行整體分析，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，鏈接之間可自由轉動。在整體的機械設備中，拖鏈雖然只占其中很小的一部分，但卻對機械設備的移動部件起到了重要的保護作用。

國內某工廠用于冷卻液/助力轉向液/洗滌液三合一加注設備移動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，在導向槽中行走，拖鏈安裝、運行示意圖如圖 1 所示。在正常使用 2 個月后，距離驅動固定端 2.3 m 附近出現斷裂情況，經更換鏈片后繼續使用，但在運行 1 周后相同位置又發生斷裂。后期頻繁維修，頻繁斷裂，已嚴重影響到汽車加注的質量。

圖1 拖鏈安裝、運行示意圖

2.1.2 與拖鏈標準載荷進行核對

拖鏈設計為長行程滑行應用，運行至約2 m 長度位置時，上層拖鏈可靠在下層拖鏈上滑行。所以驅動固定端之后2 m拖鏈為承重大段，故需依據此2 m段所能承重力選擇拖鏈型號。拖 鏈 在 2 m 長 度 實 際 承 受 質 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時承載質量為10 kg，由以上比較可知，加注設備拖鏈參數選擇滿足理論載荷要求，但拖鏈實際載荷與理論載荷相差較小。

2.1.3 分析運行速度對拖鏈承載質量影響

加注設備所用拖鏈大行走速度約為0.4 m/s，≤1 m/s 所以上下兩段靠在一起時拖鏈承載質量為8 kg/m，通過上述計算可知拖鏈實際承載質量為4.99 kg/m，根據表 4 長行程使用時拖鏈承載質量與速度關系表可得出，拖鏈移動速度不會對實際使用帶來影響。

2.1.4 核算拖鏈彎曲半徑是否滿足要求
拖鏈內直徑大管路、電纜為Φ20.7 mm管路。按照拖鏈選用原則要求（彎曲半徑要根據電纜的大直徑選擇并應達到電纜直徑的10倍，行程小的可相應選擇較小的半徑）。本加注設備所用拖鏈半徑應為20.7×10=207 mm，實際選用250 mm半徑符合要求。通過上述對構成拖鏈選型三要素載荷、運行速度、彎曲半徑分析可以確定，拖鏈型號選擇滿足實際使用要求，不存在過度使用現象，但其承載力

選擇方面存在型號偏小現象。

2.2 觀察拖鏈實際運行情況

經過對拖鏈實際運行狀況的跟蹤觀察，發現拖鏈運行至2 m位置時，上層與下層不能實現搭接，而


在約3 m位置時才真正實現搭接。此現象說明拖鏈實際架空段為3 m。拖鏈實際架空載荷為4.99 kg/m×3 m=14.97 kg。對照圖 2 可知，3m 時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運行，實際負荷14.97 kg均大大超出拖鏈允許載荷。根據國內、外相關行業經驗，拖鏈不能按照預計在設計位置上下層搭接，多數是由安裝的實際高度不符合標準要求引起的，安裝形式如圖 3 所示。依據拖鏈設計原則，拖鏈滑行使用時應將安裝高度降低至186 mm。

測量現場實際安裝高度，拖鏈固定端安裝高度為 239 mm，與 igus 標準安裝高度 186 mm 相差53 mm，此原因可能是引起拖鏈上下兩層無法搭接，終導致拖鏈過載斷裂的直接原因。

圖3 拖鏈固定示意圖

3 改進及效果

通過以上分析，引起斷裂的主要原因為安裝高度超出標準要求 53 mm，所以將拖鏈安裝降低53 mm進行重新設計、安裝。

將重新設計、制作的支撐板及拖鏈斷裂位置前后各3組鏈片更換后，設備按照每天20 h，每月25天的頻率運行2個月，拖鏈保持正常，沒有出現斷裂情況，且跟蹤觀察拖鏈上、下兩層在設計位置能夠正常重疊。

4 結束語
從問題出發，對拖鏈選型、安裝進行逆向分析發現，導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計要求相符終導致問題出現。設計人員除對設備的運行形式、部件型號做出正確選擇外，還應重點對現場安裝方式、安裝標準做出詳細的要求和指導。