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Autor Thema:   Rotierende Scheibe Spannungsberechnung (2706 mal gelesen)
ArabSoul
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erstellt am: 04. Mrz. 2014 19:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


IMG_1246.JPG

 
Hallo Liebe Community,

ich arbeite gerade an einem Uni-Projekt, wo ich etwas Hilfe benötige.
Bei dem Projekt wird ein Prüfstand konstruiert, wo Schwungmassen auf einer Welle aufgebracht werden die die Last simulieren sollen.
Der Prüfstand ist soweit ausgelegt. Nur ich hab ein Problem beim berechnen der Schwungmassenfestigkeit.
Nach dem Dubbel Kapitel 6.3.2 (C40) habe ich die Tangential als auch die Radialspannung aufgrund der Fliehkraft bestimmt. Soweit so gut. Nur sind noch an den Schwungmassen Senkbohrungen für eine M20 Schraube eingebracht (siehe Skizze). Die Bohrungen werden benötigt, um die Schwungmasse Axial zusichern. 
Die Frage lautet wie berechne ich jetzt die Spannungserhöhung aufgrund der Bohrungen. FEM kommt nicht in Frage, da ich  das ganze Analytisch bestimmen soll.
Gibt es dafür Literatur?
Mfg

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N.Lesch
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erstellt am: 04. Mrz. 2014 19:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für ArabSoul 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo ArabSoul, sind die Senkungen für die Schraubenköpfe wirklich so tief ?

Deine Vorarbeit ist ja schon mal ganz gut, kannst du eine maßstabsgerechte Skizze hier reinstellen ?
Man kann sonst sehr viele Eventualitäten durchdiskutieren. 

------------------
Klaus

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 04. Mrz. 2014 20:33    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für ArabSoul 10 Unities + Antwort hilfreich

Gar nicht einfach.

Mein Vorschlag wäre, die Formzahl für Zug/Druck einer Platte mit Bohrung zu benutzen.

Z.B. hier: http://books.google.de/books?id=pMROxkT_qskC&pg=PA186&lpg=PA186&dq=flachstab+mit+bohrung+formzahl&source=bl&ots=tmFKG5c3hk&sig=OYeUgPgWd3giiPspqD_FOo5YLF4&hl=de&sa=X&ei=3igWU92jN8G E4ATjxoGAAg&ved=0CCsQ6AEwAjgK#v=onepage&q=flachstab%20mit%20bohrung%20formzahl&f=false

Ich schätze, den Link wird's zerreissen, daher bitte in den Browser kopieren.
Für den Bohrungsdurchmesser das kleinere Durchgangsloch nehmen.
Für tangentiale und radiale Spannungen würde ich wohl zwei unterschiedliche Plattenbreiten B benutzen.

Hast Du wenigstens die Möglichkeit, den analytischen Weg über eine Kontroll-FEM zu bestätigen?

Gruß, Torsten

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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 04. Mrz. 2014 20:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für ArabSoul 10 Unities + Antwort hilfreich

Das mit der Formzahl stimmt schon, aber vorher ist noch der verringerte Querschnitt zu berücksichtigen.

------------------
Klaus

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Torsten Niemeier
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Zitat:
Original erstellt von N.Lesch:
Das mit der Formzahl stimmt schon, aber vorher ist noch der verringerte Querschnitt zu berücksichtigen.

Auch da würde ich mit dem kleineren Durchmesser arbeiten.
Auf den ersten Blick dürfte die Formzahl viel stärker reinhauen, als die Querschnittsminderung.
Ich würde den Hotspot am kleinen Durchmesser erwarten, wenn die tatsächliche Geometrie nicht ganz ungewöhnlich ist.

Gruß, Torsten

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ArabSoul
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erstellt am: 04. Mrz. 2014 21:45    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


asa.JPG

 
Hallo Klaus und Torsten,

erstmals Danke für die schnelle Antwort.
Also nein die Senkung ist natürlich nicht so tief. Im Anhang liegt eine 1:10 Zeichnung (Sry aber SW ist nicht richtig eingestellt).
Das mit den Formzahlen hatte ich noch nicht in Betracht gezogen.Werde es dann mal damit durchrechnen.
Also alle Berechnungen werde ich noch mittels FEM verifizieren.

Bei der  Berechnung für Tangential- als auch Radialspannung habe ich wahlweise mal den kleinsten Durchmesser als auch den abgesetzten Durchmesser angesetzt. Der Unterschied war dabei minimal.

„Für tangentiale und radiale Spannungen würde ich wohl zwei unterschiedliche Plattenbreiten B benutzen.“

Meinst du damit, die Tangentialspannung der Bohrung und Senkung. Deswegen zwei unterschiedliche Plattenbreiten?

Gruß

Omar

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Torsten Niemeier
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Zitat:
Original erstellt von ArabSoul:
Meinst du damit, die Tangentialspannung der Bohrung und Senkung. Deswegen zwei unterschiedliche Plattenbreiten?

Nein, ich meinte das jetzt so, dass die Plattenbreite B ja immer senkrecht zur Spannungsrichtung angegeben wird.
Für die radiale Spannung würde ich daher wohl B=2*Pi*150mm/6=157mm ansetzen, für die tangentiale etwa B=(225mm-150mm)*2=150mm.
Aber das ist ja jetzt mit der Skizze nahezu gleich.
Oder wolltest Du zuerst die Spannungen addieren?

Gruß, Torsten

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ArabSoul
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erstellt am: 05. Mrz. 2014 09:11    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zitat:
Original erstellt von Torsten Niemeier:

Nein, ich meinte das jetzt so, dass die Plattenbreite B ja immer senkrecht zur Spannungsrichtung angegeben wird.
Für die radiale Spannung würde ich daher wohl B=2*Pi*150mm/6=157mm ansetzen, für die tangentiale etwa B=(225mm-150mm)*2=150mm.
Aber das ist ja jetzt mit der Skizze nahezu gleich.
Oder wolltest Du zuerst die Spannungen addieren?

Gruß, Torsten


Guten Morgen Torsten,

also ich hätte als erstes die vorhandene Tangential- als auch Radialspannung am Radius von 150mm ausgerechnet, mittels der Gleichung aus dem Dubbel.
Anschließend wollte ich mittels der Formzahl die Spannungen an den M20 Bohrungen (Bohrung ist überdimensioniert) berechnen. Dann würd ich her gehen und aus beiden Spannungen eine Resultierendespannung bilden.

Gruß
Omar

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Luechinger
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Hallo Zusammen

Also das ist sauschwer zu rechnen.
Ums noch ein wenig "schwerer zu machen":
Die M20 Schrauben verursachen unter Ihrem Kopf eine ganz ordentliche Druckspannung (je nach Vorspannkraft). Das spielt auch noch in die Betrachtung.

Gruss

David

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Ing. Gollum
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Hi,

Unter Verwendung des Morschem Spannungskreises und der Vergleichsspannungshypothese, sollte für die Stelle unter Kopf schon ein brauchbares Ergebnis raus bekommen.

Ganz spassige können ja auch noch eine mögliche Unwucht mit rein nehmen.  

Grüße,

Gollum

------------------

Seid ihr auch total fertig und versteht die Welt nicht mehr? Teilt euren Schmerz in meinem Gästebuch.

[Diese Nachricht wurde von Ing. Gollum am 05. Mrz. 2014 editiert.]

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Torsten Niemeier
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Zitat:
Original erstellt von ArabSoul:

... Dann würd ich her gehen und aus beiden Spannungen eine Resultierendespannung bilden.

Kommt drauf an;

wenn Du sichergehen willst, geht das so.
Allerdings werden die Spannungsspitzen der Radial- und Tangentialspannung nicht in einem Ort auftreten, sondern IMHO in vier Quadranten um die Bohrung.
Und dann noch, wie beschrieben, die Druckspannung aus den Schrauben.
Da denke ich, kann man die Flächenpressung benutzen. So sehr weit wird sich die Spannung unterhalb der Senkung nicht verteilen.
Unwucht wird schwierig, muss erst gemessen werden. 
Wenn allerdings 6000/min anstehen sollten bei dem Apparat, wäre wohl Q1 das Richtige und wir vernachlässigen das dann in der Rechnung.

Gruß, Torsten

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ArabSoul
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erstellt am: 08. Mrz. 2014 14:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zitat:
Original erstellt von Torsten Niemeier:

Kommt drauf an;

wenn Du sichergehen willst, geht das so.
Allerdings werden die Spannungsspitzen der Radial- und Tangentialspannung nicht in einem Ort auftreten, sondern IMHO in vier Quadranten um die Bohrung.
Und dann noch, wie beschrieben, die Druckspannung aus den Schrauben.
Da denke ich, kann man die Flächenpressung benutzen. So sehr weit wird sich die Spannung unterhalb der Senkung nicht verteilen.
Unwucht wird schwierig, muss erst gemessen werden.  
Wenn allerdings 6000/min anstehen sollten bei dem Apparat, wäre wohl Q1 das Richtige und wir vernachlässigen das dann in der Rechnung.

Gruß, Torsten


Hallo Torsten und alle hilfreiche Member,

ich werde das im läufe der nächsten Woche mal alles Durchrechnen (einmal direkt in der Mitte der Borhung und dann in den Quadranten zum vergleich). Die Ergebnisse werde ich dann mittels FEM verifiziere.
Also die Druckspannung durch die Schrauben, werde ich mittels der Flächenpressung ermitteln.

Die Unwucht werde ich zu einem späteren Zeitpunkt berücksichtigen, da es mir in erster linie um die Spannungserhöhung durch die Bohrung ging.

Gruß,
Omar

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