Ik ben bezig met het doorrekenen van een beugel welke ik wil gaan gebruiken om een pneumatische cilinder aan te bevestigen.
.
Ik zou graag willen weten hoe ik kan berekenen hoeveel kracht uitgeoefend kan worden op punt A (over de gehele lengte (56mm)) voordat de beugel buigt(Bijlage situatie 1).
Vervolgens wil ik de beugel verstevigingen door er aan beide zijden hoekjes in te lassen (bijlage situatie 2). Hoe groot is nu de maximale kracht welke op punt A (over de gehele lengte(56mm)) uitgeoefend kan worden?
Stel dat ik een kracht van 400 Newton op punt A uitoefen, hoe kan ik met een berekening de doorbuiging van de beugel berekenen/onderbouwen of de beugel deze kracht aan kan.
Beetje flauwe reactie.
Wat is je achtergrond en waar is dit voor?
Want het komt op mij over alsof wij het voor jou moeten gaan doen. En als dit iets commercieels is zie ik daar weinig in.
In de basis stellen we eerst vast wat de maximale vervormingen, afwijkingen, spanningen, buigingen e.d. zijn. Zoals Broertje125 al zei er treedt altijd vervorming op. We toetsen slechts of de buiging acceptabel is. Gangbaar is de vloeigrens als maximum.
Daarna bepalen we de optredende spanningen en vervormingen. En dan toetsen we of die waarden binnen de acceptabele waarden vallen.
Om de optredende spanningen te bepalen beginnen we met goede schetsen (vrij lichaam schema). Zoeken de juiste materiaaleigenschappen en formules op. En dan gaan we rekenen.
Kijk dat beugeltje van 3 mm dik stelt natuurlijk niet zoveel voor. Het is dat het maar 65 mm uitsteekt, maar zelfs dan lukt het wel om dit met de hand om te buigen. Zoek bij een bouwmarkt naar plankdragers en er zijn twee gangbare uitvoeringen:
- plat zoals jouw beugel, met een schot ertussen ter versteviging.
- zonder schot, maar de vorm heeft een profiel.
Dus ontwerptechnisch valt wel te stellen dat jouw situatie 1 een slecht ontwerp is. Ook als je een hoogwaardiger materiaal gebruikt en dik genoeg maakt en dat met een berekening aantoont dat het sterk genoeg is. Ja alles is mogelijk, maar het blijft een faux pas.
Als de kracht A een puntkracht is die in het midden van de 56 mm aangrijpt, zou ik daar de versteviging plaatsen. Dan gaat de kracht het snelst in de constructie. Als je situatie 2 wilt doorrekenen maakt zo'n ribbe de situatie wel lastiger. Je hebt dan een profiel met aflopende hoogte.
Uiteindelijk is het allemaal situatie afhankelijk. Hoeveel worden er gemaakt, wat kost een lasser per uur, waar wordt het toegepast, wat zijn de gevolgen bij bezwijken etc. Maar waarom wil je het berekenen? Als je niet zelf het weerstandsmoment kunt uitrekenen, dan ben je ook niet bevoegd om de berekening te keuren.
Als het voor eigen gebruik is en bezwijking geen gevaar oplevert (het moet geen autobrug o.i.d. zijn), dan maak je het toch gewoon, en test je het eventjes.
Allereerst mijn excuus. Ik ben student, dit vraagstuk is voor een school project. De beugel moet dienen als bevestiging voor een pneumatische cilinder. De cilinder zal heeft een oppervlakte welke net zo groot is als de oppervlakte van de beugel. Daarom heb ik de kracht terug gerekend naar één punt(lijn, want de kracht drukt over de complete breedte van de beugel) A. Natuurlijk snap ik zelf ook dat situatie A veel te zwak is voor bijvoorbeeld 400N. Echter wil ik dit met een berekening kunnen onderbouwen en ik wist even niet hoe ik dit het beste kon aanvliegen.
Bij situatie B Zitten er op beide hoeken van de beugel hoekjes gelast van 3mm plaatstaal. Echter zou ik niet weten hoe ik situatie B zou moeten aanvliegen om deze beugel door te kunnen rekenen.
Als de oppervlakte van de cilinder even groot als het oppervlak van de beugel, dan grijpt de kracht aan in het hart van de cilinder en dus ook in het hart van de beugel, scheelt toch minimaal 30 mm.
Hoe wordt de beugel vastgehouden?
Dan gaan we nu eerst kijken waar en waarop de beugel faalt. De warmte ontwikkeling zal in deze situatie niet relevant zijn. Echter voor een situatie als de space-x lancering afgelopen week weer wel. Daar werd de uitlaat rood gloeiend. Ik stel dat de warmteontwikkeling in de beugel niet relevant is zonder berekening. De onderbouwing is slechts op ervaring en inzicht. Dit is dan ook een beetje het dubieuze gebied uit de constructie leer. Je verwaarloost iets zodat je het niet hoeft te modelleren, maar je hebt dus geen model waaruit blijkt dat het te verwaarlozen is. Hetzelfde met veiligheidsfactoren, de specifieke waarde die ze hebben staan wel in een norm, maar zijn ook een beetje nattevingerwerk. Voor jouw specifieke situatie kunnen we inzichtelijk stellen dat het moment in één richting constant toeneemt, i.c.m. de constante doorsnede van de beugel kunnen we bepalingen doen waardoor we niet iedere millimeter van de beugel hoeven door te rekenen. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld een nokkenas die op zes plekken ondersteund wordt, negen plekken belast wordt en ook nog eens overal van diameter veranderd.
Enkele aannames die ik doe:
- Bij falen van de beugel is het slechts vervelend en kost wat tijd, maar creëert geen gevaarlijke situatie.
- De aard van de situatie en de cyclustijd is dusdanig laag dat er niet voor vermoeiing gecontroleerd hoeft te worden.
- Gezien de kleine lengte van de beugel, zijn de doorbuiging en verzakking niet leidend voor het falen, maar het bereiken van de vloeispanning wel.
Maak nu een VLS van de beugel, met de plaats en grote van de last en reactiekrachten.
Bepaal op welke mechanische spanning je moet controleren. (Je stelde al buiging, de dwarskracht component is minimaal, en verder gebeurd er niet zo veel.)
Voor welk punt gaan we de spanning berekenen? Wat is de formule om de buigspanning te berekenen? Wat vul je daar in, en is je uitkomst?
Dan kijken we daarna naar situatie 2.
