Berechnen der Scherfestigkeit einer Schraube in einer Baugruppe

[florianvuillet]

Hallo 

Ich wollte die Scherfestigkeit einer Schraube in einer Baugruppe berechnen, von der Sie das beigefügte Diagramm finden. Wir üben eine Kraft von 250 kg auf das Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 140 mm aus. Das 168-mm-Aluminiumrohr ist am Boden befestigt und gilt daher als fest. Bei der Schraube für die Montage handelt es sich um eine M10x40 Edelstahl A70 Schraube, die in einem gezogenen Stahl mit einem Querschnitt von 18x10 festgezogen wird. Haben Sie eine Berechnungslösung, um die von mir erstellte zu überprüfen? Und ist es möglich, dies unter SW-Simulation zu simulieren. 

Vielen Dank im Voraus

Gute Nacht.

Florian

cisailement_vis_m10.png

[Zozo_mp]

Hallo

Es hängt alles davon ab, ob es sich um die Scherfestigkeit der Schraube oder um die Berechnung der Schubebene handelt, die von der Anzahl der Schrauben abhängt, wie sie bei der Montage von Stahlrahmen zu sehen ist

Er, Herr Professor, wird es Ihnen besser sagen als ich: aber eine Schraube sollte NIEMALS in der Schere arbeiten wie ein Stift (auch wenn es nicht ungewöhnlich ist, Schrauben in der Schere arbeiten zu sehen ;-( (     ... )  

Wenn ich es richtig verstehe,  wird Ihre M10-Schraube in Ihrer Montage nur 6 Gewinde haben, die in die 10er Dickendehnung eingreifen, aber für eine 10er Schraube benötigen Sie den doppelten Durchmesser, d.h. 20 mm. Das bedeutet, dass die Zahl um 50 % niedriger ist
Darüber hinaus befinden Sie sich bei einer Aluminium-Stahl-Baugruppe, bei der sich eher das Aluminium etwas stärker verformt als der Stahl.

Ich erspare Ihnen die Berechnung der Reibung, die sich aus einem Anziehen ergibt, aber auf eine pragmatische Art und Weise bedeutet es, dass Sie theoretisch 3 Schrauben benötigen (auf einen Blick)
Ich hoffe, Ihr Stretched ist auch aus Edelstahl: Sonst ist die Oxidation, die Sie anscheinend vermeiden  wollen, nicht garantiert, wenn Sie drei verschiedene Metalle haben, von denen eines rosten würde

Wie kann man das mit der Solidworks-Simulation beweisen?
Indem Sie den "Bolzenverbinder" zwischen den beiden Teilen verwenden und die Kraft vertikal auf das obere Ende des Schlauchs aufbringen. Vergessen Sie nicht einen Sicherheitskoeffizient von 2,5 für diese Art der Montage. Sie können die CS aus der Simulation direkt in SolidWorks haben.

Kleine Vorsichtsmaßnahme für die Simulation , Sie dürfen keine Schrauben in den Löchern haben, es sind die Bolzenverbinder, die sie ersetzen.

Herzliche Grüße

[sbadenis]

Hier ist ein Link mit einigen Erklärungen und einer Tabelle zur Scherung:

https://www.ouestfixation.fr/page/dossier-technique-visserie-35.html.

Ich für meinen Teil habe immer gehört@Zozo_mp dass 2,5x die Steigung als Fanggewinde ausreicht und idealerweise an der Höhe einer Mutter des gleichen Querschnitts orientiert: hier M10-> 8,4mm also reichen mir die 10mm Dehnung, es sei denn, mir entgeht etwas.

Ich habe auch ein Spuckdokument mit dem Widerstand einer M10-Gewindestange (Stahl) gegen 1610daN-Schere zur Information. Auch bei Edelstahl hat man für mich also Spielraum. Rechnen Sie mit dem Tisch auf dem Edelstahl, können aber am Ergebnis zweifeln.

Auf der anderen Seite ist die Berechnung für den Widerstand von Aluminium anders.

 

[Zozo_mp]

Hallo @sbadenis 

Hoppla! Sie haben Recht!  Die Länge der Gewinde im Zahnrad entspricht dem Durchmesser für Hartstahl, 1,5 für Gusseisen- und Kupferlegierungen und dem 2-fachen Ø für Aluminium und seine Legierungen. Die Edelstahlschraube ist etwas stärker als die Stahlschraube der Klasse 8.8.

Was glauben Sie, welchen Sicherheitskoeff Sie mit einer einzigen Schraube mit einem ziemlich großen Abstand zwischen den beiden männlichen und weiblichen Rohren bei Vibrationen im Freien haben.

Angesichts der Baugruppe ist jedoch nicht angegeben, ob es sich um ein einzelnes Gewindeloch oder zwei Gewindebohrungen handelt. Wir können uns nur eine vorstellen, wenn die gedehnte als Schraube dient, die sonst unzugänglich ist.

Für die Simulation , die für einen klassischen Fall der Einlochverschraubung nicht wirklich notwendig ist , bleibt mein Vorschlag des Bolzenverbinders gültig.

Herzliche Grüße

PS: Wir haben nicht viel bezahlt, aber wir haben eine gute Zeit ;-)

 

[stefbeno]

Ich wäre neugierig auf einen Querschnitt durch eine Ebene, die durch die Achse der Schraube verläuft und senkrecht zur Achse des Rohres verläuft.

Interessant ist die Adhäsionsberechnung, um zu überprüfen, wer zuerst umzieht.

[Zozo_mp]

Guten Abend @stefbeno 

Du hast recht, zumal ich es nicht bemerkt habe, aber so wie gezeichnet siehst du nicht, wie das gedehnte zwischen die beiden Rohre passen könnte, außer bei der Bearbeitung durch Fräsen am Innenrohr.

Mir entgeht etwas, weil die Dehnung in der kleinen Röhre sein sollte oder es eine zusätzliche Rippe in der kleinen Röhre gibt, aber die Abmessungen der ersten Zeichnung erscheinen mir nicht gut. Sie sollten einen Blick auf das Ende der beiden Profile haben und sehen, wo die Gleitstrecke in der Innenrippe des kleinen Rohrs platziert ist.

Herzliche Grüße

PS: Warten wir ab, bis @Florentvuillet auftaucht ;-)

[florianvuillet]

Hallo ihr alle 

Vielen Dank für Ihre Hilfe! Anbei finden Sie eine Schnittansicht wie gewünscht. Wenn ich eine Simulation vermeiden und durch Berechnung zu einem Ergebnis kommen könnte, würde es mir passen
cisailement_vis_m10_-_2.png

[Zozo_mp]

Hallo @florianvuillet 

Für die rohe Berechnung ist die Antwort von @sbadenis durchaus angemessen.

Auf der anderen Seite @stefbeno beachten, dass die Griffberechnung angemessen wäre.

Persönlich wäre ich durchaus geneigt, entweder zwei Schrauben zu setzen: eine am oberen Ende der Dehnung und eine am unteren Ende. Denn da du ein reichliches Spiel zwischen den beiden Röhren hast, wirst du Hebelwirkungen und Vibrationen haben, die du nur durch die Simulation auf deiner Dehnung sehen kannst. Das Risiko ist nicht groß, aber es hängt alles von den Belastungen ab, denen die beiden Rohre ausgesetzt sind (absolut statisch oder irgendwelchen Bewegungen ausgesetzt und mit welchen Frequenzen)

Herzliche Grüße

[stefbeno]

Wenn es keine Vorstellung von Einstellung gibt (ist es ein verstellbares System?), würde ich bei einem solchen Aufbau eine kleinere Koaxialschraube mit einem mechanischen Stift nehmen (also Ø10 Stift und M6 Schraube).

[m_blt]

Hallo @florianvuillet ,

Grobberechnung der mittleren Schubspannung der Schraube: Tau = Faxial / Querschnitt = 45 MPa
Die Elastizitätsgrenze von Edelstahl A2-70 liegt bei etwa 450 MPa, darüber müssen Sie sich keine Sorgen machen.

Ist eine ausreichende Druckkraft gewünscht, um ein Verrutschen durch Adhäsion zwischen den beiden Rohren zu verhindern, so muss durch Anziehen der Schraube eine Normalkraft gleich N = Faxial / f = 20,8 kN ausgeübt werden, wenn f = 0,12 genommen wird. Sei eine normale Spannung in der Schraube von etwa Sigma = Faxial / S = 370 MPa. Der Sicherheitsabstand ist nicht sehr groß...

Sie können auch darüber nachdenken, das Layout der Baugruppe umzukehren. Wir haben also zwei schräge Kontaktzonen zwischen den Rohren und durch eine schnelle Abschätzung des "Keileffekts" eine fast Verdoppelung der Kontaktkraft (N1 und N2 in der gleichen Größenordnung wie Fs). Bei gleicher Spannkraft Fs wird der Schlupfsicherheitsabstand mit 2 multipliziert.

In dieser Konfiguration wäre es auch notwendig, durch Simulation die Spannungen und Verformungen im linken Teil der Baugruppe zu überprüfen, wo die Wände der Rohre stärker belastet werden als in der ersten Anordnung.
Eine genauere Analyse ist nur möglich, wenn Sie die Geometrie der Rohre haben, oder den Hersteller und Referenzen...

Herzliche Grüße.

[Zozo_mp]

@m.blt 

Gut zu sehen ist die 180° Drehung der Baugruppe.

Da der gestreckte Bolzen als Blindbolzen dient (Bolzen nicht zugänglich und nicht in der Höhe positionierbar), würde eine zweite Schraube unten in Bodennähe auch fast nichts kosten

Herzliche Grüße