Berekening benodigde bouten

[Linkydink]

Hallo,

Voor mijn stageopdracht ben ik een las manipulator aan het ontwerpen, maar ben tegen het volgende probleem gelopen.

Ik heb twee platen van S355J2G3 materiaal, die ten opzichte van elkaar kunnen bewegen, en verbonden zijn door een as. Met behulp van één bout wil ik ervoor zorgen dat ik de platen niet meer ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Deze bout ligt op 200 [mm] afstand (hart tot hart) van de as. Eén plaat zal willen bewegen doordat er een moment van 10250000 [N*mm] op werkt. Het volgende heb ik berekend.

Statisch wrijvingscoëfficient = 0,5. (uit Roloff/Matek tabellenboek)

Fkl = 10250000 / (200 * 0,5) = 102500 [N].

Stel ik ga een M24 bout (sterkteklasse 8.8) gebruiken, dan heeft deze een draagvlak van de kop van Ap = 356 [mm2].

De toelaatbare spanningsdruk van het materiaal is ongeveer 420 [N/mm2] (klopt dit?).

Met bovengenoemde kracht en draagvlak kom ik op een optredende grensoppervlaktedruk van 102500 / 356 = 287,9 [N/mm2].

Dit zou betekenen dat qua grensoppervlaktedruk de M24 bout volstaat. Een M20 bout zou eventueel ook nog net gaan (grensoppervlaktedruk is dan 102500 / 244 = 420,1 [N/mm2]).

Als ik vervolgens opzoek wat de voorspankracht van een M24 bout sterkteklasse 8.8 is, zie ik dat deze afhankelijk is van de wrijvingscoëfficient tussen kop draagvlak en materiaal. Welke wrijvingscoëfficient moet ik hier nemen? De platen zijn onbewerkt, en het zijn gezwarte bouten. Bij een wrijvingscoëfficient van 0,14 is er bijvoorbeeld een spankracht mogelijk van 168 [kN].

En wat als ik niet één maar drie bouten gebruik? De drie bouten zitten op één lijn met de as, met 40 [mm] tussenruimte (hart tot hart). Dus eerste bout ligt op 200 [mm] afstand, tweede op 240 [mm] afstand en derde op 280 [mm] afstand. Kan ik dan zeggen dat elke bout 1/3 van de kracht moet opvangen?

Heb niet echt iets meegekregen van boutverbindingen, en zou graag willen weten of wat ik heb uitgerekend een beetje klopt, en of mijn aannames niet volledig de plank misslaan.

Alvast bedankt!

Linkydink

[TeunisTVM]

Ik lees dat je een roeloff/matek tabellenboek heb dan heb je waarschijnlijk ook het theorieboek. In hoofdstuk 8 hiervan wordt uitgebreid beschreven hoe je jou gewenste bout kan berekenen.

Een schets bij deze situatie is wel gewenst. Wat ik nu begrijp is dat je een bout of bouten wilt belasten op afschuiving?

Of je een bout of bouten moet gebruiken hangt helemaal af van wat de belasting is en de ruimte die je hebt, hier kan niet zo over oordelen zonder een schets.

Is deze belasting de worse case sceneario aangezien je over beweging praat?

[oktagon]

Er zijn nog veel sterkere bouten in de handel,alleen dien je wel rekening te houden met plaatdikten en de daar optredende afschuifspanningen.

Bij sticky handige links zie je bij bouwkunde een site waarop een boutenprogramma met alle soorten bouten zijn weergegeven.

[Linkydink]

Het theorieboek heb ik ook, maar echt wijs uit kom ik er niet, vandaar dat ik hier om hulp heb gevraagd.

Het is inderdaad worst case scenario, in die zin dat het de grootste belastingen betreft die er voor kunnen komen.

Hieronder volgen twee plaatjes, die de situatie wat verduidelijken hoop ik.





De L-vormige plaat (1) wordt aan de vaste wereld vast gemaakt. (Dit gebeurt met plaat (1) al vastgebout aan plaat (2), om de verbinding te optimaliseren. Twee starre delen verbinden d.m.v. bouten is niet echt optimaal.) En (2) kan dus draaien rond de as. In de plaatjes heb ik twee gaten aan elke kant, maar dit is nog niet definitief.

Was vergeten te zeggen dat ik gebruik maak van sleufgaten in één van de platen. Dus volgens mij wordt de bout zelf niet op afschuiving belast, mits uiteraard er genoeg voorspanning is. Of is hier wel sprake van afschuiving, ondanks gebruik van sleufgaten?

Afijn, hoop dat iemand mij wat meer kan helpen.

Linkydink

[PaulvdH]

hoi,

M24 bouten kun je tegenwoordig meer aanhalen dan in het roelof matek boek staat. als je even met fabory belt zullen zij je uitleggen dat de fabricage van bouten verbeterd is en dat het aanhaalmoment omhoog kan.

kijk maar eens op de site van hen.

verder zou ik nooit op het randje gaan zitten qua spanningen, altijd een reserve van >1,5 aanhouden.

bouten 10.9 kunnen je in deze zeker verder helpen.

succes!!

[Linkydink]

Als ik nu M24 8.8 zou gebruiken, puur kijkend naar voorspankracht en benodigde klemkracht, zit ik ruim een factor 1,5 erboven. Ervan uitgaande dat mijn wrijvingscoëfficiënt goed gekozen is uiteraard...

Het zou eventueel naar een kleinere boutmaat toe kunnen, maar door op M24 te blijven zou je aan de veilige kant blijven.

[TeunisTVM]

Deze afbeeldingen verduidelijken wel wat:)

Goed dat je wilt gaan voor 2 sleufgaten aan elke zijde zo hef je het mogelijke moment op dat ontstaat(neem aan dat dit gewenst is). Wel zou ik er dan voor kiezen de sleufgaten zo ver als kan uit elkaar te plaatsen om het de moment krachten op de bouten zichzelf te verkleinen.

Ik kijk vanmiddag even naar de boutberekeningen., nu snel een trein halen.

[TeunisTVM]

Zoals ik het nu opvat mbv jou tekeningen. bestaat er een moment dat radiaal om de 2 getekenede pennen draait, is dit correct?

Mocht je dit willen gebruiken maak je grote deels gebruik van de klemkracht van de bout, wat gelijk staat aan jou moment en enkel de zwaartekracht als dwarskracht. Hierbij begint de ellende pas echt in qua berekeningen, omdat de rek moet gaan compenseren om je gewenste klemkracht te behalen.

Ga je voor 2 gaten om het moment op te vangen, dan kan je het moment vereenvoudigen tot dwarskrachten op bouten en kan je uit de voeten met paragraaf 8.4 van schroefverbindingen een veel simpelere paragraaf.

Als lezend wordt je dan begeleid door de formules. Veel eenvoudiger en kortere weg.

Constructietechnisch is dit ook gunstiger.

Wat ik me wel afvraag bij jou berekeningen is. dat moment wat je geeft is dat per bout of het totale moment anders mag je het nog delen door 2;) kan een forse diameter verschil schelen.

[Linkydink]

Het is correct dat het moment radiaal om de 2 getekende pennen draait. En het gegeven moment is per zijde. Dus 2 bouten aan elke zijde die met z'n 2-en een moment van 1025000 [N mm] moeten opvangen. In totaal zullen dus 4 bouten ( 2 bouten aan elke zijde), één moment van 20500000 [N mm] moeten opvangen. Of ik simpelweg kan zeggen dat ik dit moment evenredig over 4 bouten kan verdelen weet ik eerlijk gezegd niet. Vandaar dat ik dus uit gegaan ben van 1 bout per zijde. Om zeker te zijn van mijn zaak.

Qua zwaartekracht komt er niks op de bouten te rusten. Het complete qua zwaartekracht komt op de pennen. De pennen en de gaten van de pennen zullen volgens H9 / h9 getolereerd zijn. De sleufgaten zullen minimaal 1 tot maximaal 2 millimeter groter zijn dan de boutdiameter. Dus eerlijk gezegd verwacht ik geen dwarskrachten van de zwaartekracht op de bout.

Morgen zal ik paragraaf 8.4 eens doornemen en kijken hoe ik dat ervan af breng.

Alvast bedankt voor alle hulp!

[TeunisTVM]

Of ik simpelweg kan zeggen dat ik dit moment evenredig over 4 bouten kan verdelen weet ik eerlijk gezegd niet. Vandaar dat ik dus uit gegaan ben van 1 bout per zijde. Om zeker te zijn van mijn zaak.

Maak eens een schets van je krachten en dan zie je al gauw dat je de krachten niet evenredig mag verdelen. Bekijk het eens als hefboom.