Obliczenia wytrzymałościowe prasy - ceownik z otworami i prowadnica

Cześć,
projektuję małą, prostą prasę opartą o siłownik ściskający i chciałbym obliczyć czy nic się nie rozpadnie
Mam problem z ceownikiem - kompletnie nie spotkałem się z takim przykładem i nie mogę znaleźć żadnej literatury która mogłaby mi w tym pomóc. Przygotowałem rysunek poglądowy - na czerwono oznaczyłem ramę do której ceowniki mają być docelowo przymocowane (prawdopodobnie będą to spawy), niebieską linią oznaczyłem położenie siłownika.

Jeden ceownik stanowi podstawę do zamocowania siłownika - ten ściska belkę, która jest z kolei połączona dwoma prowadnicami z drugą belką do której jest przymocowany stempel. Ten naciska na matrycę która umocowana jest na drugim z ceowników. Nie pamiętam jak dokładnie nazywa się ten warunek, ale aby zapewnić prowadnicom prawidłowe działanie zastosowałem dwie tuleje (ich długość to 2.5 krotność średnicy prowadnicy) i tutaj zaczynają się przysłowiowe schody - w jaki sposób górny ceownik będzie się wyginał w obecności otworów z tulejami na prowadnicę jak i otworami montażowymi na sam siłownik? W przypadku dolnego ceownika mamy tylko otwory montażowe na stół/matrycę. Tutaj także pytanie o wyboczenie prowadnic - mamy podporę która niejako zmienia swoje położenie podczas ruchu prasy, jak coś takiego ugryźć? Prosiłbym o wskazanie literatury gdzie mógłbym znaleźć odpowiednie wzory, a najlepiej o przykładowy szkic z rozwiązaniem.

Nie przeimuj się obliczeniami. Buduj prasę a jak zacznie się coś krzywić to będziesz spawał kolejne wzmocnienia.

To jest jeden ceownik, czy 2 połączone ze sobą? Z modelu ciężko to ustalić, bo jest tam linia, która jest między dwoma celownikami, czy na środku średnika pojedynczego ceownika?
To prasa do domowego użytku, czy zadanie na studia?

Cięciwa pisze: ↑

22 lut 2022, 20:10

Nie przeimuj się obliczeniami. Buduj prasę a jak zacznie się coś krzywić to będziesz spawał kolejne wzmocnienia.

Gdybym miał ją po prostu zbudować to zrobiłbym dokładnie tak jak piszesz, niestety to jest projekt na studia.

Adi123 pisze: ↑

22 lut 2022, 20:31

To jest jeden ceownik, czy 2 połączone ze sobą? Z modelu ciężko to ustalić, bo jest tam linia, która jest między dwoma celownikami, czy na środku średnika pojedynczego ceownika?
To prasa do domowego użytku, czy zadanie na studia?

Linią tą oznaczyłem położenie siłownika - ten z jednej strony jest przymocowany do górnego ceownika, z drugiej do górnej belki. Prasa jest oparta o siłownik ściskający, więc ta górna belka połączona na sztywno z dolną poprzez dwie prowadnice porusza dolną belką na której jest stempel - ten naciska na dolny ceownik na którym jest matryca. Moje pytanie brzmi - jak zachowują się te ceowniki, w górnym nie dość że mamy otwory montażowe na środku na mocowanie siłownika (które raczej mają marginalny wpływ na wytrzymałość), to i dwa otwory z tulejami na prowadnice. Tuleje planuję zrobić z gwintem w dolnej części, po umieszczeniu w ceowniku dokręcane od spodu nakrętką, mniej więcej jak na przybliżeniu. Same ceowniki zostaną prawdopodobnie przyspawane do dwóch ceowników po bokach tworząc w ten sposób ramę z czterech ceowników - tutaj brakujące dwa ceowniki oznaczyłem czerwonym kolorem. Nie wiem też jak zabrać się za wyboczenie samych prowadnic, skoro podczas ruchu w dół tuleje stanowią podporę która zmienia swoje położenie w czasie względem początku prowadnicy - górnej/dolnej belki. Siłownik ma tylko ok. 5kN nacisku, planowałem dobrać ceowniki/belki ze stali więc raczej wszystko powinno być w porządku, ale jako iż jest to projekt, to potrzebuje obliczeń.

Masz już model w SolidWorks, więc najlepiej by było zrobić analizę MES w module Simulation. Ręcznie i tak tego dokładnie nie policzysz, nie jesteś w stanie uwzględnić wpływu tych otworów. Możesz to policzyć jedynie w uproszczony sposób, korzystając ze standardowego podejścia przy zginaniu i ew. wzoru Eulera jeśli chcesz też policzyć w uproszczeniu prowadnice na wyboczenie.

Z literatury proponuję "Prasy hydrauliczne" Gosztowtta oraz "Napędy hydrauliczne pras i młotów" Boczarowa.

StudentIB pisze: ↑

23 lut 2022, 22:15

Masz już model w SolidWorks, więc najlepiej by było zrobić analizę MES w module Simulation. Ręcznie i tak tego dokładnie nie policzysz, nie jesteś w stanie uwzględnić wpływu tych otworów. Możesz to policzyć jedynie w uproszczony sposób, korzystając ze standardowego podejścia przy zginaniu i ew. wzoru Eulera jeśli chcesz też policzyć w uproszczeniu prowadnice na wyboczenie.

Z literatury proponuję "Prasy hydrauliczne" Gosztowtta oraz "Napędy hydrauliczne pras i młotów" Boczarowa.

Problem w tym że mam wersję studencką, bez tego modułu, a bawić się w szukanie mniej oficjalnych wersji softu raczej nie chcę, tudzież płacić tyle pieniędzy za pełną wersję programu, gdzie tak na prawdę mam do wykonania tylko jeden projekt.
Co masz na myśli mówiąc o uproszczonym sposobie? Zignorować te otwory i liczyć jakby ich nie było, czy wyniki przemnożyć przez jakiś współczynnik który mógłby uwzględnić różnice?
Co do wyboczenia - udało mi się znaleźć bardzo ciekawe materiały, ale też mam kilka pytań. Czy mogę zastosować wzór:
w swoim przypadku? A jeśli tak to czy ' l ' w mianowniku jest moją długością rzeczywistą pręta, czy jedną z podanych długości wyboczeniowych - i którą, będzie to l_w= l; 0,5*l; czy 0,7*l?
Za literaturę dziękuję, postaram się zdobyć i przestudiować.

Mógłbyś to policzyć w jakimś innym programie (np. studencki Inventor czy Fusion 360 albo coś open-source), korzystając z wyeksportowanego modelu w formacie STEP. Tylko analiza MES da Ci tu dokładne wyniki.

Uproszczone obliczenia będą właśnie takie jakby otworów nie było. Zresztą te otwory są mimo wszystko dosyć małe w stosunku do całej belki i pominięcie ich wpływu na wytrzymałość i sztywność na zginanie nie będzie takim dużym błędem. Głównie będą powodowały koncentracje naprężeń, ale dla takiego przypadku raczej nie ma gotowych wzorów (ew. zobacz w "Peterson's Stress Concentration Factors"). Współczynnik bezpieczeństwa zawsze możesz trochę zwiększyć żeby upewnić się, że konstrukcja będzie wystarczająco wytrzymała.

Co do wyboczenia, musisz przyjąć jakiś schemat podparcia z tych klasycznych, opisanych w dokumencie. W zależności od tego należy przemnożyć faktyczną długość pręta przez odpowiedni współczynnik. Zastanów się jakie ograniczenia ruchu końców prowadnic występują w tym przypadku. Tutaj jest jeszcze dodatkowe podparcie w postaci tulejek, w których są prowadnice, ale tego raczej nie uwzględnisz. Kolejny powód żeby użyć MES.