Bwclo sgriw bêl: Sut i Gyfrifo Llwyth Colofn a Pam Mae'n Bwysig

Gall sgriw bêl o dan gywasgiad echelinol fethu mewn ffordd nad oes ganddo unrhyw beth i'w wneud â gwisgo, blinder, neu lwyth cyswllt ar y peli. Gwthiwch yn ddigon caled ar siafft hir, main a bydd yn ymgrymu i'r ochr yn sydyn ac yn colli ei allu i gario - er na ddaeth y dur ei hun yn agos at ei gryfder cnwd. Gelwir y modd methiant hwnbyclio, a'r llwyth y mae'n digwydd yw'r sgriwllwyth colofn(neu lwyth byclo critigol).

Ar gyfer unrhyw echel fertigol, cymhwysiad y wasg, neu sgriw strôc hir o dan rym cywasgol, mae bwclo sgriw bêl yn un o'r gwiriadau sy'n penderfynu a yw siafft yn goroesi - ac mae'n hawdd ei hanwybyddu oherwydd nid oes ganddo unrhyw beth i'w wneud â'r sgôr llwyth a argraffwyd ar daflen ddata cynnyrch.

Mae'r canllaw hwn yn esbonio beth sy'n achosi byclo sgriw bêl, sut i gyfrifo llwyth y golofn gyda fformiwla ymarferol, pa newidynnau sydd bwysicaf, a sut mae'r gwiriad hwn yn ymwneud â'r cyfrifiad cyflymder critigol a gwmpesir yn eincanllaw blaenorol ar gyflymder critigol sgriw bêl.

Beth Yw Bwclo sgriw bêl?

Llun yn gwthio i lawr ar bren mesur hir, tenau wedi'i ddal yn unionsyth. Gwthiwch yn ysgafn ac mae'n cywasgu mewn llinell syth. Gwthiwch heibio i bwynt penodol ac mae'n cicio i'r ochr yn sydyn i fwa - nid oherwydd bod y pren mesur wedi torri, ond oherwydd bod colofn syth o dan ddigon o lwyth cywasgol yn mynd yn ansefydlog.

Mae siafft sgriw bêl yn ymddwyn yr un ffordd pryd bynnag y mae o dancywasgu echelinol- er enghraifft, pan fydd yn gwthio llwyth yn hytrach na'i dynnu, neu pan fydd yn cario llwyth fertigol sy'n gorwedd ar y sgriw drwy'r nyten.

Bwclo yw cwymp sydyn ochrol (i'r ochr) siafft o dan lwyth cywasgol echelinol, yn digwydd ar drothwy llwyth penodol o'r enw llwyth y golofn neu'r llwyth bwclo critigol. Unwaith y bydd y grym cywasgol cymhwysol yn cyrraedd y gwerth hwn:

• Mae'r siafft yn plygu i'r ochr allan o'i hechelin syth
• Mae'r capasiti cludo yn gostwng yn sydyn ac yn anrhagweladwy
• Gall y sgriw ddioddef plygu parhaol neu fethiant trychinebus

Fel cyflymder critigol, nid oes gan byclo sgriw bêl ddim i'w wneud â chryfder materol yn yr ystyr arferol - gall siafft fwclo ar lwyth cywasgol ymhell islaw'r hyn y gallai'r dur ei wrthsefyll fel arall mewn cywasgu syml. Mae'n broblem geometreg: diamedr siafft, hyd heb ei gynnal, a sut mae'r pennau'n cael eu gosod.

Sut i Gyfrifo Llwyth Colofn Sgriw Pêl

Y fformiwla beirianneg safonol ar gyfer llwyth bwclo sgriw bêl, yn seiliedig ar ddamcaniaeth colofn Euler ac a ddefnyddir mewn catalogau gwneuthurwyr sgriwiau pêl mawr, yw:

Pcr=λ × π² × E × I / Lc²

Lle:

• Pcr= llwyth byclo critigol (N)
• λFfactor gosod diwedd =, yn seiliedig ar sut mae pennau'r sgriw yn cael eu gosod (gweler y tabl isod)
• E= modwlws elastigedd y deunydd siafft - ar gyfer dur, E ≈ 206,000 N/mm²
• I= eiliad o arwynebedd trawsdoriad y siafft-adran (mm⁴)
• Lc= hyd heb ei gynnal rhwng pwyntiau gosod (mm)

Ar gyfer siafft sgriw bêl, y trawstoriad perthnasol yw'r diamedr gwraidd (mân), felly cyfrifir ail foment yr arwynebedd fel:

Dw i=π × dr⁴/64

LledrAi diamedr gwraidd siafft y sgriw (mm) - nid y diamedr enwol/allanol.

Ffactor Sefydlogrwydd Diwedd (λ) ar gyfer Bwclo

Dyma'r pwynt lle mae'n hawdd gwneud camgymeriad:nid yw'r ffactor sefydlogrwydd terfynol ar gyfer byclo yr un ffactor a ddefnyddir ar gyfer cyflymder critigol, er bod y ddau yn cael eu disgrifio fel "end fixity." Mae'r ddau yn defnyddio graddfeydd rhifol hollol wahanol ac yn dod o wahanol ffiseg. Peidiwch ag ailddefnyddio'r tabl fc o'r cyfrifiad cyflymder critigol yma.

Mae mowntio sefydlog -yn caniatáu llwyth colofn 16 gwaith yn uwch na-mowntio rhydd sefydlog ar yr un siafft yn union - a dyna pam mae echelinau fertigol a chymwysiadau gwasg fel arfer yn cael eu dylunio gyda'r trefniant cynnal pen mwyaf anhyblyg y mae cynllun y peiriant yn ei ganiatáu.

Ymyl Diogelwch: Rheol Wahanol Na Chyflymder Critigol

Mae cyfrifiadau cyflymder critigol fel arfer yn defnyddio ymyl diogelwch o 80% ar y gwerth damcaniaethol. Mae llwyth colofn sgriw bêl yn defnyddio confensiwn gwahanol, mwy ceidwadol: mae'r rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr yn argymell cadw'r llwyth cywasgol cymhwysol gwirioneddol ar neu'n is50% o'r llwyth byclo critigol a gyfrifwyd- ffactor diogelwch o 2.

P_permissible=Pcr/2

Mae hyn yn fwy ceidwadol na'r ymyl cyflymder critigol oherwydd bod methiant byclo yn sydyn ac yn ddirybudd i raddau helaeth, ac oherwydd bod gan siafftiau byd go iawn rywfaint o wyriad sythrwydd cychwynnol bob amser sy'n lleihau'r llwyth y mae ansefydlogrwydd yn dechrau mewn gwirionedd.

Enghraifft wedi'i Gweithio

I wneud y concrit hwn, cymerwch yr un sgriw bêl a ddefnyddir yn ein hesiampl cyflymder critigol:

• Diamedr gwraidd dr=14.2 mm (sy'n nodweddiadol ar gyfer sgriw bêl rolio enwol Ø16 mm)
• Hyd heb ei gefnogi Lc=1000 mm
• Cefnogaeth derfynol: Wedi'i Gefnogi - Wedi'i Sefydlog (λ=2.0)
• Deunydd: dur, E=206,000 N/mm²

Cam 1 - Cyfrifwch ail foment yr arwynebedd:

Dw i=π × dr⁴/64
I = π × (14.2)⁴ / 64
Rwy'n ≈ 1,996 mm⁴

Cam 2 - Cyfrifwch y llwyth byclo critigol:

Pcr=λ × π² × E × I / Lc²
Pcr=2.0 × 9.87 × 206,000 × 1,996 / 1,000,000
Pcr ≈ 8,116 N (≈ 8.1 kN)

Cam 3 - Cymhwyso ffactor diogelwch 2:

P_permissible=8,116 / 2 ≈ 4,058 N (≈ 4.1 kN)

Felly ar gyfer yr union siafft a'r cyfluniad cymorth hwn, ni ddylai'r sgriw fod yn agored i lwyth cywasgol echelinol parhaus uwchben yn fras.4.1 kN- waeth pa mor gyfforddus y gallai sgôr llwyth deinamig y nyten bêl drin y grym hwnnw fel arall.

Nawr ystyriwch yr un sgriw gyda rhychwant hirach o 2000 mm heb ei gynnal yn lle 1000 mm. Oherwydd bod Lc wedi'i sgwario yn yr enwadur, mae dyblu'r hyd yn torri'r llwyth bwclo a ganiateir i fras.un-chwartero'r gwerth gwreiddiol. Mae hwn yr un fath â chyflymder critigol: nid yw echelin strôc hirach yn ddim ond "yr un sgriw, hirach" - mae ei chyfyngiadau llwyth a chyflymder yn disgyn yn sydyn gyda rhychwant.

Beth sydd mewn gwirionedd yn Newid Llwyth Colofn

1. Hyd heb ei gynnal (Lc) - y ffactor amlycaf
Yn yr un modd â chyflymder critigol, mae hyd wedi'i sgwario yn y fformiwla, sy'n golygu mai hwn yw'r dylanwad unigol mwyaf. Mae echel fertigol hir neu wasg strôc hir yn llawer mwy tebygol o fod yn fyrlymu na'r llwyth wedi'i gyfyngu gan gneuen y bêl ei hun.

2. Diamedr gwraidd (dr) - y lifer cryfaf sydd ar gael
Oherwydd fy mod yn gymesur â dr⁴, mae cynyddu diamedr y siafft yn cael effaith rhy fawr ar lwyth colofn - mae dyblu diamedr y gwraidd yn cynyddu'r llwyth bwclo tua un ar bymtheg-plyg yn fras. Dyma un rheswm mae cymwysiadau fertigol neu echelinol trwm yn aml yn defnyddio diamedr sgriw amlwg yn fwy na'r llwyth rheiddiol yn unig y byddai ei angen.

3. Diwedd fixity / dull cefnogi
Fel y dangosir uchod, mae symud o osod -rhydd i sefydlog-sefydlog yn lluosi'r llwyth colofn a ganiateir â 16x ar siafft unfath. Ar gyfer echelinau lle mai byclo yw'r ffactor cyfyngu, mae uwchraddio'r ffurfwedd cynnal dwyn fel arfer yn fwy cost-effeithiol na chynyddu maint y siafft.

4. Cyfeiriad y llwyth echelinol a lle mae'n cael ei gymhwyso
Mae bwcio yn berthnasol i lwythi cywasgol yn unig, byth yn llwythi tynnol. Mae angen y gwiriad hwn ar echel fertigol lle mae'r sgriw yn gwthio llwyth i fyny (cywasgu); nid yw'r un echel sy'n gostwng llwyth crog (tensiwn). Mae lleoliad y dwyn sefydlog o'i gymharu â'r llwybr llwyth hefyd yn effeithio ar ba hyd a ddefnyddir fel Lc yn y cyfrifiad.

Bwclo yn erbyn Cyflymder Critigol yn erbyn Llwyth Cywasgol/Tynnol a Ganiateir

Mae bwclo sgriw bêl yn un o dri gwiriad cysylltiedig ond gwahanol y dylid eu rhedeg gyda'i gilydd pan fydd sgriw yn wynebu rhychwantau hir heb eu cynnal neu rym echelinol uchel:

• Bwclo (llwyth colofn)Mae - yn cyfyngu ar faint o rym cywasgol y gall siafft fain ei gymryd cyn iddi ymgrymu i'r ochr. Wedi'i lywodraethu gan hyd, diamedr, a sefydlogrwydd diwedd.
• Cyflymder critigolMae - yn cyfyngu ar ba mor gyflym y gall y siafft gylchdroi cyn iddo atseinio a chwipio. Wedi'i orchuddio yn eincanllaw cyflymder critigol sgriw bêl.
• Llwyth cywasgol/tynnol a ganiateir- gwiriad annibynnol, hyd-ar wahân yn seiliedig ar gryfder cynnyrch y deunydd siafft. Daw hyn yn ffactor cyfyngol ar gyfer sgriwiau byr, trwchus lle mae'r siafft yn rhy stociog i'w bwcl ond gallai gael ei gorbwysleisio o hyd mewn cywasgu neu densiwn syml.

Mae sgriw diamedr byr, trwm fel arfer yn cael ei reoli gan y terfyn cywasgu seiliedig ar gynnyrch yn hytrach na byclo. Mae sgriw hir, main bron bob amser yn cael ei reoli gan byclo a chyflymder critigol ymhell cyn i gryfder cnwd ddod yn berthnasol.Mae'r rheol dewis yr un peth â chyflymder critigol: cyfrifwch yr holl derfynau cymwys, a dyluniwch o amgylch pa un bynnag sydd isaf.

Siopau cludfwyd ymarferol i'w dethol

• Gwiriwch lwyth colofn bob amser am unrhyw echel lle mae'r sgriw dan gywasgiad echelinol parhaus neu brig - echelinau codi fertigol, gweisg, unedau clampio, ac offer chwistrellu neu stampio yw'r achosion mwyaf cyffredin.
• Mae echelinau llorweddol sydd ond yn gweld ffrithiant-grym echelinol lefel yn llai tebygol o fod yn fyrlymu-gyfyngedig, ond dylid eu gwirio o hyd a yw'r rhaglen yn ychwanegu grym proses allanol (torri, gwasgu, gwthio yn erbyn darn gwaith).
• Os yw'r llwyth a ganiateir a gyfrifwyd yn rhy isel ar gyfer y cais, yr atgyweiriadau mwyaf effeithiol, yn nhrefn effeithiolrwydd cost nodweddiadol, yw: (1) uwchraddio'r gosodiad diwedd gyda threfniant cynnal dwyn mwy anhyblyg, (2) lleihau'r rhychwant heb ei gynnal gyda chefnogaeth ganolraddol, (3) cynyddu diamedr y siafft.
• Peidiwch â gwirio byclo ar wahân. Dylid dal i wirio maint siafft i osgoi byclo yn erbyn cyflymder critigol os yw'r echelin hefyd yn cylchdroi ar gyflymder ystyrlon - mae'r ddau ddull methiant yn annibynnol a gall sgriw fethu'r naill neu'r llall heb rybudd gan y llall.
• Rhedeg y cyfrifiad hwn yn y cam dylunio ar gyfer unrhyw fethiant byclo fertigol neu gywasgu -echelin llwythog - yn tueddu i ddigwydd yn sydyn, nid fel symptom sy'n gwaethygu'n raddol.

Cyfeiriad

1. THK Co, Ltd Catalog Cyffredinol Sgriw Pêl - Llwyth Bwclo ar y Siafft Sgriw (Adran A-695).

2. Peirianwyr Edge. "Halaliadau Dylunio Sgriw Bêl a Meini Prawf Dethol" - Fformiwla Llwyth Bwclo a Ffactorau Gosod Diwedd.

3. Sgriw Pêl Rockford. Cyflwyniad Catalog Metrig - Cryfder Llwyth Colofn a Diwedd Atgyweiriad Newidyn (Fe).

4. Awgrymiadau Cynnig Llinellol (Design World). "Sut i Osgoi Bwcle Sgriw Pêl."

← Yn ôl i Flog DLY