Расчет винта на изгиб

[Олеся_Орен]

По просьбам трудящихся из темы о расчете штурвала решила я свой винт рассчитать на изгиб. Ну, типа при повороте могут толкнуть за колпак. Из расчета, что сила толчка где то 1000Н. И чего то мне стало тоскливо. АРМ выдает, что если к стержню диаметром 20 мм и длиной 550 мм приложить на свободном конце эти самые 1000Н, то согнет его на 4 см. А по расчетам напряжений, если сделать его из стали 20, то придут ему кранты.

Насколько это действительности соответствует?

[СВ]

1. Не специалист в АРМ (прошёл обучение и пара-тройка расчётов), так что вопрос: вы прикладывали, судя по картинке, распределённую силу 1000 Н - а правильно ли это? Тут вроде толчок, импульс. АРМ может прикладывать "импульс"? Или для расчёта это без разницы? Вопрос ко всем.
2. Сдаётся мне, ваш расчёт подтверждает: маховик должен крутить гайку, а не винт - если винт тонкий.

[Дмитрий22]

Советую простые задачи считать вручную через эпюру моментов и допускаемые напряжения при изгибе, растяжении, смятии... Чтоб решать через APM нужен большой опыт оценки напряжений подобных задач (писал уже ранее).

[Олеся_Орен]

Советую простые задачи считать вручную через эпюру моментов и допускаемые напряжения при изгибе, растяжении, смятии... Чтоб решать через APM нужен большой опыт оценки напряжений подобных задач (писал уже ранее).

получается, что получилась фигня?

[СВ]

Советую простые задачи считать вручную через эпюру моментов и допускаемые напряжения при изгибе, растяжении, смятии... Чтоб решать через APM нужен большой опыт оценки напряжений подобных задач (писал уже ранее).

Так Олеся не напряжений забоялась, а перемещений.

[Дмитрий22]

Прогиб также вручную можно проверить по формулам.

[Валерий Изранов]

эти самые 1000Н, то согнет его на 4 см

Если это расчет  говорит- то так наверное и будет
Крутить гайку или винт- разницы нет.
Через длинное и тонкое безусловно нужно тянуть а не толкать.

[Олеся_Орен]

Олеся не напряжений забоялась, а перемещений.

Олеся всего боится. Пересчитала вручную. Поучилось не сильно отличающееся от машинного. Но в нижней точке там не реально что то толкнуть и смысла нет. А верхней точке там длина получается 150-200 мм до точки закрепления. И другие напряжения. Более приемлемые. Соответственно и изгиб будет меньше. Если, вообще, будет. Подумываю, не взять ли, все же, винт 22х5.

[Петрович-47]

...если к стержню диаметром 20 мм и длиной 550 мм приложить на свободном конце эти самые 1000Н, то согнет его на 4 см...

Да так и будет
И Вам про это все хором говорили, что Вы на соломинку гирю вешаете. Да её не порвёт, но ветер подует и она качаться будет.

[Kirilius83]

Такие расчеты гораздо проще руками делать, по формуле. Т.к. случай простой и для расчетной схемы даже упрощать ничего не нужно, просто консольная балка. Рекомендую формулы выписать в отдельный файл и сделать заготовку для типового расчета.

Слабое место - по внутреннему диаметру резьбы. Т.е. меньше чем 20 мм))
Так же, по хорошему, резьба сама по себе - концентратор напряжений. Особенно если будут точить острым резком и не выдержать радиус внутри канавки. Вот как это учитывать - сходу не скажу, но посоветую посмотреть типовые расчеты валов и коэф концентрации от туда - там есть всякие канавки, может подойдет чего. А можно и не парится и просто с запасом по внутреннему диаметру посчитать.

[Олеся_Орен]

Вы на соломинку гирю вешаете. Да её не порвёт, но ветер подует и она качаться будет.

😆😆😆 Будем эксплуатировать в вакууме. Запретим всем дуть на винт в инструкции.
Уговорили, сделаю потолще. Ещё вчера решила.

[Никита Ян Лун]

У меня получилось прогиб
при d = 20 мм - 35,3 мм
при d = 30 мм - 7 мм
при d = 40 мм - 2,2 мм
при d = 50 мм - 0,9 мм

[СВ]

 А теперь кто сможет сказать: после воздействия случайной силы винт под действием "пружинной силы" вернётся в исходное положение, полностью или частично; при каком диаметре винт просто спружинит и не согнётся (остаточную микро деформацию, не влияющую на работоспособность винта, не считаем)?

[Никита Ян Лун]

А теперь кто сможет сказать: после воздействия случайной силы винт под действием "пружинной силы" вернётся в исходное положение, полностью или частично; при каком диаметре винт просто спружинит и не согнётся (остаточную микро деформацию, не влияющую на работоспособность винта, не считаем)?

Я считаю так. Нужно глянуть на диаграмму напряжение-деформация, найти, при каких напряжениях наступает участок текучести, и это и будут напряжения, при которых произойдут необратимые последствия.

[Никита Ян Лун]

[Никита Ян Лун]

в цифрах

[СВ]

 Значит, можете решить и обратную задачу: найти диаметр винта, который не согнётся (несмотря на кажущиеся страшными большие прогибы).

[Kirilius83]

А теперь кто сможет сказать: после воздействия случайной силы винт под действием "пружинной силы" вернётся в исходное положение, полностью или частично; при каком диаметре винт просто спружинит и не согнётся (остаточную микро деформацию, не влияющую на работоспособность винта, не считаем)?

Мы же считаем по пределу текучести, не?
А как известно - все напряжения до текучести находятся в упругой зоне, т.е. все деформации там упругие по определению же.

И даже предел прочности - пластические деформации между ним и текучестью идут замедленно, и при кратковременном приложении сил можно считать тоже упругими, остаточные деформации будут небольшими.

Вообще это же все инженерные расчеты по умолчанию ведутся именно в зоне упругости, сам по себе выход из зоны - и является критерием аварии! Не когда деталь действительно сломалась, а когда мы вышли за предел текучести - все, дальше нерасчетный случай, а это вприцнипе недопустимо в эксплуатации.
Более того, сама суть этих простых формул сопромата заключается в том, что они вприцнипе работают только в пределах упругих деформаций, т.е. до предела текучести, дальше они уже перестают работать по определению! См. закон Гука, все в него и упирается.
А вот расчеты пластических деформаций - они совсем другие и по другому ведутся, и там совсем другие законы ибо там линейность кончается.

Поэтому ваш вопрос некорректен: по тем формулам, что мы считаем и в пределах допускаемых напряжений винт всегда будет просто пружинить. По определению - в этом сама суть наших расчетов.

ЗЫ Ну и надо понимать - деформации есть всегда, какой бы маленькой сила не была! Даже если сила бесконечно мала -деформация всеравно будет, тоже бесконечно малой. Металлы деформируются аналогично резине, пальцем надавил - получил лунку. Разница лишь в величине деформаций - в резине она видна невооруженным глазом и в металлах их глазом сложно заметить, вот и все. Да и во всех твердых веществах так же.

[Олеся_Орен]

Мы же считает по пределу текучести, не?

при расчетах на прочность по идеи нет. там берется рабочее напряжение. Это предел текучести на коэффициент запаса. потому как мы гарантировано не должны переходить за предел текучести. особенно, если нагрузки ни один раз прикладываются.

[СВ]

Вот именно, к этому я и подвожу! Вопрос не в прогибах, а в том, чтобы не согнулась, не сломалась. Хотя есть и по прогибам рабочие ограничения.
Другое дела - правильно выбирать/считать НЕрабочие нагрузки, типа "рабочий поскользнулся и упал на маховик" или "неопытный водитель наехал погрузчиком на ограждение", включая и СЛУЧАЙНЫЕ нагрузки в процессе изготовления. (К примеру, длинные высокоточные винты ШВП нельзя хранить горизонтально с опорой на концах винта - согнутся, пусть и на микроны/сотки, но этого уже достаточно для брака (и не дай бог что-то случайно упадёт/наступит), так что в принципе лучше вообще хранить вертикально.)