Boukle boul vis: Ki jan yo kalkile chaj kolòn ak poukisa li enpòtan

Yon vis boul anba konpresyon axial ka echwe nan yon fason ki pa gen anyen fè ak mete, fatig, oswa chaj kontak sou voye boul yo. Pouse ase di sou yon arbr long, mens epi li pral toudenkou bese sou kote epi pèdi chay li -kapasite pote chay - menm si asye a li menm pa janm pwoche bò kote fòs sede li. Yo rele mòd echèk sa aflambe, ak chaj la kote li rive se vis lachaj kolòn(oswa chaj kritik flambage).

Pou nenpòt aks vètikal, aplikasyon pou laprès, oswa long-vis konjesyon serebral anba fòs konpresiv, boul vis boul se youn nan chèk yo ki deside si yon arbr siviv - epi li fasil pou neglije paske li pa gen anyen fè ak evalyasyon chaj la enprime sou yon fich done pwodwi.

Gid sa a eksplike kisa ki lakòz boulon vis boul, ki jan yo kalkile chaj kolòn nan ak yon fòmil pratik, ki varyab ki pi enpòtan, ak ki jan chèk sa a gen rapò ak kalkil la vitès kritik ki kouvri nan nou an.gid anvan sou boul vis vitès kritik.

Ki sa ki boul vis boul?

Foto pouse desann sou yon règ long, mens kenbe dwat. Pouse dousman epi li konprese nan yon liy dwat. Pouse pase yon sèten pwen epi toudenkou li choute sou kote nan yon banza - pa paske règ la te kraze, men paske yon kolòn dwat anba chaj konpresiv ase vin enstab.

Yon arbr vis boul konpòte menm jan an chak fwa li anbakonpresyon axial- pa egzanp, lè l ap pouse yon chaj olye ke l ap rale l, oswa lè l ap pote yon chaj vètikal ki chita sou vis la atravè nwa a.

Buckling se efondreman toudenkou lateral (sou kote) nan yon arbr anba chaj konpresiv axial, ki fèt nan yon papòt chaj espesifik ki rele chaj kolòn oswa chaj kritik flambe. Yon fwa fòs konpresiv aplike a rive nan valè sa a:

• Arbr a bese sou kote soti nan aks dwat li
• Chaj-kapasite pote desann sevè epi enprevizib
• Vis la ka soufri koube pèmanan oswa echèk katastwofik

Menm jan ak vitès kritik, boul vis boulon pa gen anyen fè ak fòs materyèl nan sans abityèl - yon arbr ka boukle nan yon chaj konpresiv byen lwen anba sa asye a ta ka kenbe tèt ak nan konpresyon senp. Li se yon pwoblèm jeyometri: dyamèt arbr, longè ki pa sipòte, ak ki jan pwent yo monte.

Ki jan yo kalkile boul vis kolòn chaj

Fòmil jeni estanda pou chaj boul vis boul, ki baze sou teyori kolòn Euler epi ki itilize nan katalòg manifakti pi gwo boul vis, se:

Pcr=λ × π² × E × I / Lc²

Ki kote:

• Pcr= chaj kritik flambe (N)
• λ= Faktè fiksite fen, ki baze sou jan pwent vis yo monte (gade tablo ki anba a)
• E= modil Elastisite nan materyèl la arbr - pou asye, E ≈ 206,000 N/mm²
• I= dezyèm moman nan zòn nan koup transvèsal -arbr a (mm⁴)
• Lc= longè ki pa sipòte ant pwen aliye (mm)

Pou yon arbr vis boul, koup transvèsal -ki enpòtan an se dyamèt rasin (minè), kidonk dezyèm moman zòn nan kalkile kòm:

mwen=π × dr⁴ / 64

Ki kotedrse dyamèt rasin arbr vis la (mm) - pa dyamèt nominal/eksteryè a.

Fen Faktè Fixity (λ) pou Buckling

Sa a se pwen kote li fasil pou fè yon erè:faktè nan fen fixity pou flambage se pa menm faktè ki itilize pou vitès kritik, menm si tou de yo dekri kòm "fen fixity." De yo sèvi ak echèl nimerik konplètman diferan epi yo soti nan diferan fizik. Pa reitilize tab fc ki soti nan kalkil vitès kritik isit la.

Yon aliye fiks-fiks pèmèt yon chaj kolòn 16 fwa pi wo pase yon aliye fiks-gratis sou menm arbr a egzak - Se poutèt sa rach vètikal ak aplikasyon pou laprès yo anjeneral fèt ak aranjman sipò nan fen ki pi rijid layout machin lan pèmèt.

Marge sekirite: yon règ diferan pase vitès kritik

Kalkil vitès kritik anjeneral itilize yon maj sekirite 80% sou valè teyorik la. Chaj kolòn vis boul itilize yon konvansyon diferan, plis konsèvatif: pifò manifaktirè yo rekòmande pou kenbe aktyèl chaj konpresiv aplike nan oswa anba.50% nan chay flambe kritik kalkile- yon faktè sekirite 2.

P_admissible=Pcr / 2

Sa a se plis konsèvatif pase maj vitès kritik la paske echèk flambe se toudenkou ak lajman san avètisman, epi paske arbr reyèl-monde yo toujou gen kèk devyasyon dwat inisyal ki diminye chaj la nan ki enstabilite aktyèlman kòmanse.

Egzanp travay

Pou fè konkrè sa a, pran menm vis boul la itilize nan egzanp vitès kritik nou an:

• Dyamèt rasin dr=14.2 mm (tipik pou yon vis boul woule nominal Ø16 mm)
• Longè ki pa sipòte Lc=1000 mm
• Fin sipò: Fiks–Sipòte (λ=2.0)
• Materyèl: asye, E=206,000 N/mm²

Etap 1 - Kalkile dezyèm moman zòn nan:

mwen=π × dr⁴ / 64
I = π × (14.2)⁴ / 64
Mwen ≈ 1,996 mm⁴

Etap 2 - Kalkile chaj kritik flambe:

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)

Etap 3 - Aplike faktè sekirite 2:

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

Se konsa, pou arbr egzak sa a ak konfigirasyon sipò, vis la pa ta dwe ekspoze a yon chaj konpresiv axial soutni pi wo a apeprè.4.1 kN- kèlkeswa jan evalyasyon chaj dinamik boul nwa a alèz ta ka jere fòs sa a.

Koulye a, konsidere menm vis la ak yon pi long span 2000 mm san sipò olye pou yo 1000 mm. Paske Lc kare nan denominatè a, double longè a diminye chaj la flambe akseptab apeprè.yon-trimèsnan valè orijinal la. Sa a se menm pèlen ak vitès kritik: yon aks ki pi long-se pa sèlman "menm vis la, pi long" - chaj li yo ak limit vitès li yo tou de tonbe sevè ak span.

Ki sa ki aktyèlman chanje chay kolòn

1. Longè ki pa sipòte (Lc) - faktè dominan an
Menm jan ak vitès kritik, longè kare nan fòmil la, sa ki fè li pi gwo enfliyans sèl. Yon aks vètikal long oswa yon laprès long-konjesyon serebral gen plis chans pou yo flambe-limite pase chaj-limite pa boul la li menm.

2. Dyamèt rasin (dr) - levye ki pi fò ki disponib
Paske I se pwopòsyonèl ak dr⁴, ogmante dyamèt arbr a gen yon efè gwo sou chaj kolòn - double dyamèt rasin lan ogmante chaj la flambe apeprè sèz-pliye. Sa a se youn nan rezon ki fè aplikasyon vètikal oswa lou chaje axial souvan itilize yon dyamèt vis sensiblement pi gwo pase chaj radial la pou kont li ta mande.

3. fini fixity / sipò metòd
Jan yo montre pi wo a, deplase soti nan fiks-gratis nan fiks-fiks miltipliye chaj la kolòn akseptab pa 16 fwa sou yon arbr ki idantik. Pou rach kote flambe se faktè limite a, amelyore konfigirasyon sipò kote yo pote nòmalman plis pri -efikas pase ogmantasyon arbr la.

4. Direksyon chaj axial la ak kote li aplike
Buckling sèlman aplike nan chaj konpresiv, pa janm chaj tansyon. Yon aks vètikal kote vis la ap pouse yon chaj anlè (konpresyon) bezwen chèk sa a; aks a menm bese yon chaj pandye (tansyon) pa fè sa. Kote a nan kote yo pote fiks relatif nan chemen an chaj tou afekte ki longè yo itilize kòm Lc nan kalkil la.

Buckling vs Vitès Kritik vs Chaj Konpresyon/Tansil Admisib

Boukle vis boul se youn nan twa chèk ki gen rapò men diferan ki ta dwe kouri ansanm lè yon vis ap fè fas a tan ki pa sipòte oswa gwo fòs axial:

• Boukle (chaj kolòn)- limite konbyen fòs konpresiv yon arbr mens ka pran anvan li bese sou kote. Gouvène pa longè, dyamèt, ak fiksite fen.
• Vitès kritik- limite konbyen rapid arbr a ka vire anvan li fè rezonans ak fwèt. Kouvri nan nouboul vis kritik vitès gid.
• Akseptab chaj konpresiv/tansyon- yon chèk separe, longè-endepandan ki baze sou fòs sede materyèl arbr a. Sa a vin faktè limit la pou vis kout, epè kote arbr a twò lou pou bouk men li ka toujou twòp nan konpresyon senp oswa tansyon.

Yon vis ki kout, lou-dyamèt anjeneral gouvène pa limit konpresiv ki baze sou rannman- olye ke flambe. Yon vis long, mens prèske toujou gouvène pa flambe ak vitès kritik lontan anvan fòs sede vin enpòtan.Règ seleksyon an se menm jan ak vitès kritik: kalkile tout limit ki aplikab yo, ak konsepsyon alantou kèlkeswa youn ki pi ba.

Takeaways pratik pou seleksyon

• Toujou tcheke chay kolòn pou nenpòt aks kote vis la anba konpresyon axial soutni oswa pik - vètikal leve aks, près, inite blocage, ak ekipman piki oswa Stamping se ka ki pi komen.
• Aks orizontal ki wè sèlman friksyon-nivo fòs axial yo gen mwens chans pou yo flambe-limite, men yo ta dwe toujou tcheke si aplikasyon an ajoute fòs pwosesis ekstèn (koupe, peze, pouse kont yon pyès).
• Si chay ki akseptab kalkile a twò ba pou aplikasyon an, ranje ki pi efikas yo, nan lòd pri tipik-efikasite, yo se: (1) amelyore fiksite nan fen ak yon aranjman sipò pi rijid, (2) diminye span ki pa sipòte ak yon sipò entèmedyè, (3) ogmante dyamèt arbr a.
• Pa tcheke flambe nan izolasyon. Yon arbr ki menm gwosè ak pou evite flambage ta dwe toujou tcheke kont vitès kritik si aks la tou wotasyon nan vitès siyifikatif - de mòd echèk yo endepandan epi yon vis ka echwe youn san avètisman nan men lòt la.
• Fè kalkil sa a nan etap konsepsyon an pou nenpòt ki vètikal oswa konpresyon-chaje aks - echèk flambeman gen tandans rive toudenkou, pa kòm yon sentòm piti piti vin pi grav.

Referans

1. THK Co., Ltd. Katalòg Jeneral Vis boul - Chaj Boukle sou Arbr Vis la (Seksyon A-695).

2. Enjenyè Edge. "Ball Screw Design Ekwasyon ak Kritè Seleksyon" - Fòmil Chaj Boukle ak Faktè Fixity Fen.

3. Rockford boul vis. Entwodiksyon katalòg metrik - Fòs chaj kolòn ak Varyab fiksite fen (Fe).

4. Konsèy Mouvman Lineyè (Design World). "Kijan pou evite boul vis boul."

← Retounen nan DLY Blog