Draagvermogen van een lasconstructie

[denToffen]

Dag iedereen.

Ik ben bezig met het ontwerp van een mobiele wagen met transportbanen. Die wagen wordt voorzien van een draagstructuur en steunt op haar beurt op 2 nylon wieltjes die mooi achter elkaar staan uitgelijnd. op de schets kan je in het blauw de transportbanen zien. De draagstructuur die dwars door de banen gaat is in het rood getekend. Op de tweede foto is enkel de draagstructuur te zien. Ik gebruik rechthoekige buisprofielen die met elkaar zijn vastgeklemd dmv bouten.

Nu ligt mijn sterkteleer wel al een beetje ver weg en weet ik niet goed hoe ik hieraan moet beginnen. Ik ken bij benadering het gewicht van de verschillende transportbanen en de preciese afstanden. Ik veronderstel dat er buiging , trek, druk en afschuiving optreed dus een hele boterham. Nu is het niet mijn bedoeling om elke belasting in detail uit te rekenen maar wil wel weten of mijn constructie sterk genoeg is ( zoals profiel, bouten,..) De groene structuur is een u profiel waar de wieltjes in lopen (zie de 2 kruisjes)

Mag ik dit beschouwen als een vakwerk? moet ik elk klemmingspunt apart beschouwen? aangezien de structuur symmetrisch is denk ik dat ik hier ook mee tijd kan winnen.

Weet er iemand raad op een zaterdagnamiddag?

[zara]

Dragen de transp.banen op de wagen en waar zitten de 2 wieltjes?

Is het de bedoeling dat alleen de draagc. van de wagen moet worden uitgevogeld of ook die van de transp.banen.

Mogelijk kun je een duidelijker schema weergeven van de wagen en een apart schema van de transp. banen?

[denToffen]

Hoi,

hier is een 3d voorstelling van de wagen. de draagstructuur is in het rood getekend(dat zijn dus de rode balken van op mijn schets). Hopelijk is het nu wat duidelijker dankzij de 3d-voorstelling. Zoals je ziet grijpt de belasting niet rechtstreeks op de draagstructuur maar er rond. Al de balken zijn dus met elkaar gekoppeld d.m.v bouten.

Ik ken de preciese massa van de transportbanen en ik denk dat ik ze dus kan herleiden naar puntbelastingen door het zwaartepunt van elk module.

Is het correct als ik zeg dat het vooral momentkrachten zijn die op de balken worden uitgeoefend? Ook is de structuur symmetrisch.

De twee verticale buisprofielen in het rood gaan dwars door de bochten heen , dus één stuk.

Hoe moet ik hieraan beginnen? Alle raad is meer dan welkom.

[zara]

Wat houdt de wagen op twee wielen in evenwicht (waarom geen drie evt.zwenkwielen),is dat het verlengde van de transportbanden en welke krachten worden er ,behalve het eigen gewicht,uitgeoefend tijdens de actie (het transporteren).Is dat een continu beweging van banden in 1 richting of een schok/tril-beweging?

Volgens mij wordt de belasting van de buitenste transp.band gedragen door de 2 uitkragingen van de wagen;er zit een eenvoudige mogelijkheid in om het statische -niet werkende-geval te berekenen,door het zwaartepunt van de wagen te berekenen en dat van de gezamenlijke transportbanden en vervolgens momenten van de wagenbalken op de kwetsbaartste punten de berekenen.Beide zwaartepunten liggen op de symm. as van de constructie.Op tekenming dus de (verticale) y-as

En de kwetsbaarste punten lijken me de doorsnedes van de profielen boven de wielen te zijn.De rest zal wat lichter kunnen door mindere belasting,maar zal in de praktijk in de opbouw van de wagen wel gelijk kunnen worden uitgevoerd.

[zara]

Correctie voor berekenen:

Wat houdt de wagen op twee wielen in evenwicht (waarom geen drie evt.zwenkwielen),is dat het verlengde van de transportbanden en welke krachten worden er ,behalve het eigen gewicht,uitgeoefend tijdens de actie (het transporteren).Is dat een continu beweging van banden in 1 richting of een schok/tril-beweging?

Volgens mij wordt de belasting van de buitenste transp.band gedragen door de 2 uitkragingen van de wagen;er zit een eenvoudige mogelijkheid in om het statische -niet werkende-geval te berekenen,door het zwaartepunt van de wagen te berekenen en dat van iedere helft van de gezamenlijke transportbanden en vervolgens momenten van de wagenbalken op de kwetsbaartste punten de berekenen.

Je hebt dus 1 zwaartepunt van de wagen,op de aslijnvan beide wielen en 2 zwaartepunten,links en rechts van de symm. as van de wielen.

En de kwetsbaarste punten lijken me de doorsnedes van de profielen boven de wielen te zijn.De rest zal wat lichter kunnen door mindere belasting,maar zal in de praktijk in de opbouw van de wagen wel gelijk kunnen worden uitgevoerd.

[denToffen]

alvast bedankt voor de reactie.

Nu waarom 2 wielen? dit is een terechte vraag. Eigenlijk is het het principe van een balans. In onbelaste toestand( dus wnr er niet op de transportbanen staat) zal de structuur nagenoeg in evenwicht blijven op de twee wieltjes. Wanneer de transportbanen in actie treden en producten vervoerd( van links naar rechts) zal de wagen uit balans treden maar dit verschil in gewicht wordt opgevangen door wieltjes links en recht op de twee verticale buisprofielen. Die krachten zijn erg klein vergeleken met de rest vandaar dat ik dit niet had vermeld.

wat betreft andere bijkomende krachten, kunnen zijn:

wnr de banen in stilstand zijn en in gang treden bij een bepaalde versnelling in volgeladen toestand.

De versnelling-vertraging van de structuur zelf wnr deze in beweging treed

ook treed er een kracht evenwijdig met de y as links van de wagen (tussen binnen en buitenbocht vooraan) wat een moment zal leveren dat niet te verwaarlozen is. Maar ik weet al hoe ik deze zal opvangen maar deze is ook belangrijk bij de berekeningen. op stevigheid

je zegt: Volgens mij wordt de belasting van de buitenste transp.band gedragen door de 2 uitkragingen van de wagen

bedoel je hiermee de twee verticale balken?

alsnog:er zit een eenvoudige mogelijkheid in om het statische -niet werkende-geval te berekenen

is het werkende geval soms niet relevant voor de controle van de structuur op sterkte?

Wat betreft de meest kwetsbare punten heb je denk ik gelijk en ik zou idd voor mijn profielen eventueel overal dezelfde doorsnede knn gebruiken, dit echt niet nodig zou zijn. Ik denk dat ik hier vooral op buiging moet controleren in het midden van mijn balk.Wat mij ook interesseert is de kracht in de bouten. die zullen het meest belast zijn in de twee verticale profielen.

Ik ga eens uitzoeken hoe ik het zwaartepunt kan berekenen van beide helften en de totale wagen.

ik denk dat het eerder een schatting zal worden

[zara]

De plaats van de zwaartepunten van de segmenten van de banden is eenvoudig te bepalen en je kunt dan het moment nemen tov. van de y-as (gewicht segment * zwaartepuntsafstand tot y-as).De som = totaal gewicht van het halve bandenspul * afstand (zeg x) van dat zwaartepunt tot de y-as en hieruit rolt dan x.

[denToffen]

Hoi.

graag wil ik terug wat leven blazen in deze topic.

Ik had het even links laten liggen omdat ik met iets anders bezig was.

Om terug te komen op de post van zara..

als ik goed begrijp:

ik bereken het moment van elk module apart( voor ofwel de linker helft of de rechter, de rechterhelft zal wat zwaarder zijn omdat daar nog twee motoren moeten geplaatst worden)

dan tel ik de momenten op, ik weet F (totale massa x 9.81) en zo kan ik r bepalen = Mtot/Ftot

dan weet ik de loodrechte afstand vanaf mijn symmetrie-as tot mijn zwaartepunt. Wat ik wel nog niet weet is de y- coördinaat van dat zwaartepunt. Als ik nu de kracht in een willekeurig punt wil berekenen zal ik slechts Mx kunnen berekenen en ontbreek ik My. ik kan mss de y-coördinaat bepalen via het gewogen gemiddelde (we hadden het hierover in een ander topic)

Ik ga hier straks aan beginnen en kijken hoe ver ik kom.

[zara]

De ligging van het zwaartepunt van het totaal op de y=as kun je op dezelfde manier berekenen door bijv. een willekeurige x-as te plaatsen boven wiel 2 en van daaruit te gaan rekenen met de modules.

Ik schakel wel het gewicht uit van de twee aandrijfmotoren ( hierdoor ontbreek de symmetrie-as in feite),hoewel dat natuurlijk niet juist is en je dat eerder had moeten vermelden.

[denToffen]

na veel rekenen heb ik eindelijk mijn zwaartepunt. ze bevindt zich op 35 mm van de symmetrie-as die dus niet echt een symmetries as

nu zou ik graag de nodige doorsnede van mijn buisprofiel bepalen

Totale kracht wagen: 6918N

op wiel 1 rust een kracht van: 6918N*(450/1450) = 2147N

op wiel 2: 6918-2147 = 4771N

ik denk dat dit correct is. ik heb gwn gekeken hoe het gewicht verdeeld is door het verschil in afstand te meten tussen zwaartepunt en wiel 1 en wiel2

Nu is mijn vraag: kan ik iets met die kracht doen?.

spanning= moment/weerstandmoment

als ik de maximale treksterkte weet (500-700Nmm) en mijn moment dan kan ik mijn weerstandsmoment bepalen ( ben wel niet zeker of ik daar de maximale treksterkte voor mag gebruiken?)

Voor wiel 1: Mx is bijna 0 en My is wel tamelijk groot. maar als ik nadenk bevindt dat wieltje zich in het midden, dus de buis zal sterk belast worden op buiging. Ik vraag mij af hoe ik dat nu moet berekenen.

eerst moet ik weten hoe ik de bevestigingswijze moet beschouwen.

Is het inklemming? waar grijpt de kracht/moment aan?

Ik heb ook de momenten in punten A, B, C en D berekend voor x en y as afzonderlijk. Graag had ik geweten hoe ik hier mee verder moet.

mvg

[zara]

De zwaarste last komt volgens jou op wiel 2,dus aannemende,dat die op de symm.y-as valt,heb je dus op de punten D en C een puntlast van 4771N/2 = 2385.5N;de zwaartse last op de buisconstructie.

De moment-arm vanaf wiel 2 is dus tot de punten D of C (maakt niet uit= 1650 mm) en je kunt het max.moment berekenen.

Je geeft aan als treksterkte 500-700 Nmm;dit is de weergave van een buigend moment;de treksterkte van courant buisstaal heeft een waarde voor koudgetrokken en warmgetrokken staal,ik moet dit opzoeken en heeft andere waardes dan jij aangeeft en in N/mm².

[zara]

Buisstaal koudgetrokken (ST.37 en 44)en warmgetrokken staal(ST44-3 resp 52-3),zie verder een tabellenboekje.

De momenten-arm moet natuurlijk 1650mm/2 zijn ofwel 825 mm!

[denToffen]

het materiaal dat ik wil gebruiken is RVS profiel van AISI 316Ltype, kwaliteit 1.4404, treksterkte 500-700N/mm² (zie MCB boek)

Om dat maximale moment te berekenen ben ik even mijn weg kwijt.

puntlasten links en rechts:

rechts: 4771.790/1650 = 2284N

links: 4771-2284 = 2487N

maximaal moment?

2284.0,790 + 2487.0,860=3943Nm

Weerstandsmoment x-as = Mx/max spanning = 3943000Nmm/(500N/mm²) = 7886mm³ = 7,886cm³

Ook nog eens voor y berekenen.

Nu kan ik in de tabel kijken en mijn profiel bepalen

Is dit juist?

Is het beschouwen van 2 puntlasten aan elk de uiteinden wel juist of moet het geen verdeelde belasting zijn over de balk?

Bedankt om je zo lang met dit topic bezig te willen houden zara

[denToffen]

Iemand die mij soms kan zeggen of mijn bevindingen correct zijn?