שאלה למהנדסי מכונות-מודול יאנג,תחום אלסטיות ומשוואות HERZ

[elitkh]

אני מתכנן מכלול מכאני שמבצע העברת כח בעזרת חיכוך (בדומה לגלגל של קטר) ואני מסתבך עם המשוואות.
אם נמשיך עם הדוגמא של הקטר- איך אני מחשב את העומס המקסימלי (כח רדיאלי ומומנט) שמותר להעמיס על הגלגל כדי לא לעבור את תחום האלסטיות שלו? ובכוון ההפוך-איך אני יכול לקבוע את קוטר הגלגל והחומר ממנו הוא עשוי?
לפי החישובים שאני ראיתי :
P=(F*E/3.14*R)

כאשר P זה הלחץ המקסימלי שמותר להפעיל על החומר.
F זה הכח חלקי רוחב הגלגל
E-מודול מגע-מחושב ע"פ מודול יאנג ויחס פואסון
ו R הוא רדיוס הגלגל.
3.14 זה כמובן PAI

1) האם החישוב נכון?
2) היכן אני מוצא טבלא ללחץ מקסימלי לפי סוג חומר? האם ה Hardness של החומר הוא מעשה הלחץ המקסימלי?
3) אני מנסה להבין את טבלת ההמרה הזאת:http://www.gordonengland.co.uk/hardness/hardness_conversion_2c.htm
מה ההבדל בין סוגי ה ROCKWELL?

אני אשמח לקבל הפניה לחומר ממוקד בנושא הזה-חיפוש באינטרנט מוציא המון תוצאות וקצת קשה להיתמקד ולמצוא את החומר הרלוונטי.

תודה
אלי

[נמרוד]

rockwell/brinnel וכלי זה סולמות שונים למדידת "קושי" או hardness.

hardness מוגדר כיכולת של החומר להתנגד לחדירה, על פי שיטות המדידה, שכולן מתבססות על חודרנים (כדוריות או קונוסים) מאד מוגדרים שנופלים בכוח מדויק (המכונה נראית כמו מן מטוטלת גדולה) על דוגמית של החומר ואחר כך עומק החדירה נבדק במיקרוסקופ מיוחד. הקושי הוא תכונה שנמדדת בשטח. בתלות בחומר, בתהליכי ההקשיה ועוד הקושי משתנה עם העומק.

אני לא רואה קשר ישיר בין הקושי לבין השאלה שלך על עומס ותחום אלסטיות, הרי מה שמטריד אותך זה לא שהגלגל כולו ישבר אלא שפני השטח יכנעו והגלגל יתחיל להשחק, לא? בשביל זה הוא צריך להיות בעל פני שטח קשים מאד, וזה פונקציה כאמור של החומר ושל תהליכי הייצור והעיבוד.

[elitkh]

אם ראית את המשוואה -הנתון שחסר לי לגבי החומר זה הלחץ בו יעמוד החומר לפני חריגה מהתחום האלסטי. תהיתי האם הלחץ הזה הוא בעצם ה hardness של החומר. מעבר לכך אני לא בטוח שהמשוואה היא המשוואה הנכונה.
לגבי הטבלה: העמודה של ROCKWELL מחולקת למספר עמודות-מה משמעותן?

תודה
אלי

[שחר]

לגבי הטבלה: העמודה של ROCKWELL מחולקת למספר עמודות-מה משמעותן?

תודה
אלי


המשמעות היא סוג החודרן בו משתמשים בבדיקה.

לחץ מקסימלי=מאמץ מקסימלי. משתנה לפי סוג החומר.

[elitkh]

יש לך טבלה של מאמץ מקסימלי של חומרים שונים בעיקר פלדות כמובן?
מה לגבי החישוב באופן כללי? האם זה החישוב הנכון?

אלי

[שחר]

שים לב שהטבלה ביחידות בריטיות (Ksi=Kpsi).

[נמרוד]

אם ראית את המשוואה -הנתון שחסר לי לגבי החומר זה הלחץ בו יעמוד החומר לפני חריגה מהתחום האלסטי. תהיתי האם הלחץ הזה הוא בעצם ה hardness של החומר. מעבר לכך אני לא בטוח שהמשוואה היא המשוואה הנכונה.
לגבי הטבלה: העמודה של ROCKWELL מחולקת למספר עמודות-מה משמעותן?

תודה
אלי

המושג לחץ הוא לא המקובל. אומרים לחץ pressure בנוזלים ובגזים, כאשר ה"לחץ" הוא פנימי בתוך מוצק מדברים על מאמץ=stress. נמדד באותם יחידות של כוח חלקי יחידת שטח.

יש סוגי מאמצים שונים - מתיחה tension, לחיצה compression, וגזירה shear. זה שקריטי במתכות והוא המאפיין החשוב של החומר הוא למתיחה.

המאמץ שבו החומר יכנע - כלומר העיוות=strain יהפוך מאלסטי לפלסטי, נקרא חוזק כניעה= yield strength. זהו גבול האלסטיות שאתה מחפש. המספר החשוב השני הוא המאמץ שבו החומר נקרע - נכשל - זה מכונה חוזק קריאה מירבי, ultimate tesile strength. שני המספרים האלו, שנמדדים ביחידות כמו של לחץ - פסקל או PSI או ק"ג לממ"ר - מכונים בקיצור סיגמה Y וUTS - הם המאפיינים השימושיים ביותר של החומרים בדרך כלל, לצד המודולים יאנג ופואסון שמתארים את אלסטיות של החומר. בעוד שמודול האלסטיות לא שונה משמעותית בין כל סוגי הפלדות, החוזקים Y וUTS שונים מאד, וזה מה שמתכוונים כשאומרים חומר חזק יותר או פחות.

עכשיו הקושי - hardness הוא בכלל משהו קשור אבל אחר, מדובר על הקושי של פני השטח שהוא לאו דווקא זהה לחוזק של החומר, כי פני השטח הם האזור שעובד ברוב סוג המבנים והעמסות וגם האזור שמקשים בכל מיני טיפולים טרמיים ומכאניים.

אם אני מבין נכון (ואני קצת יודע מה אתה מתכנן בניגוד לאחרים שמנחשים ;) ) החומרים שמעניינים אותך הם פלדות חזקות וקשות שמשמשות לכדורי המסבים. אבל אולי אני טועה. הנתונים מרוכזים הכי טוב בספר כמו machinerys habdbook, ובאינטרנט באתר שנקרא matweb.com.

על פי ההנדבוק שלי, הפלדה לכדורי וכלובי מיסבים הוא SAE52100 ואני יכול עכשיו להעתיק עוד ועוד עליו כמו תוכי, אבל יש לך את המספר - חפש בmatweb וגוגל.

[שחר]

הנה הטבלה

[elitkh]

נמרוד-כתבתי לחץ מכיון שבמקור כתוב pressure-גם לי זה היה מוזר.
אתה צודק-אותי מעניין יותר ה yield strength-אבל משום מה חשבתי שhardness מכיון שזה אותם יחידות (כח ליחידת שטח) ולמיטב הבנתי. האם ב matweb.com אני אמצא טבלת חומרים עם ה yield strength שלהם?
עדיין לא ברור לי איך אני מחשב את שטח המגע. האם החישוב שביצעתי הוא נכון? אני חושב שהחישוב שביצעתי מתייחס רק לכח רדיאלי,איך אני מכניס את המומנט לחישוב?

אלי

[נמרוד]

קודם כל בmatweb יש את כל התכונות של כל החומרים כמעט. כל התכונות שאנחנו מדברים עליהם זה תחת mechanical properties.

עכשיו אני אולי מתחיל להבין מה אתה רוצה לחשב - אתה רוצה לחשב את העיוות האלסטי של גלגל קשיח לגמרי, את הout-of-round שלו, כדי לדעת מה שטח המגע האמיתי של הגלגל במסילה? כלומר ההנחה התיאורתית שהמגע הוא בקו, לא שטח, לא מספיק טובה בשבילך?

שלח לי קישור למקור הנוסחאות שלך, אני רוצה לראות מה בדיוק הניסוח המקורי.

לדעתי, זה לא מה שאתה מחפש - הגלגל כולו לא יתעוות ולא יתקרב לצאת מהתחום האלסטי שלו. אבל פני השטח ישחקו ויפגעו וזה מה שמטריד באפליקציה שלך.

[elitkh]

נמרוד-אתה צודק
כל החישובים שראיתי התייחסו לזה שקיים שטח מגע. (ולכן גם יש חשיבות לרדיוס של הגלגל-אם היה מדובר בקו מגע לא היתה חשיבות לרדיוס)
לפי מה שהבנתי- יש לחשב את השטח שנוצר כתוצאה מהדפורמציה האלסטית של החומר. ואז סכום הכוחות שפועל על שטח המגע חלקי שטח המגע צריך להיות קטן מהמאמץ המקסימלי שמותר לפי סוג החומר.

שלחתי לך שני קבצים עם חומר שמצאתי באינטרנט-אני קצת טובע מכמות החומר ולא מצליח להתמקד בנוסחאות הנכונות.

אלי