calcolo minimo spessore spallamento quando agisce sforzo di taglio

engstudent

Utente poco attivo
Professione: Studente ingegneria meccanica
Software: Creo, Solidworks
Regione: Veneto
Ciao a tutti,
avevo un dubbio su un calcolo in un problema dell'università (ing. meccanica).
Ho la situazione che si vede rappresentata nell'immagine sotto:
Ho due componenti meccanici, il primo è un albero con uno spallamento e il secondo è un anello che va in battuta su questo spallamento. Si vuole calcolare il minimo spessore dello spallamento dell'albero per resistere a una forza di 10000 N (che deriva da una pressione agente in un volume chiuso intorno) applicata uniformemente sulla superficie del secondo componente (quindi sulla corona circolare dell'anello). Nel disegno sotto ho schematizzato le dimensioni.

In altre parole sta agendo uno sforzo di taglio su questo spallamento e avevo un dubbio sul procedimento da adottare per questo calcolo. I carichi di rottura sono quelli di un 20MnCr5 per entrambi i componenti (Rm=780 N/mm^2 dai dati del problema).

Ho inserito anche un immagine del 3d rispettivo (la forza distribuita è indicata con frecce rosse, con la freccia gialla indico lo spallamento di cui devo calcolare lo spessore minimo). in realtà mi sembra simile ai carichi applicati quando si ha un seeger e la rispettiva gola, però volevo chiedere comunque un parere.

Vi ringrazio anticipatamente

1666120938261.png

1666121132959.png
 

MassiVonWeizen

Utente Senior
Professione: disegnatore
Software: SolidEdge
Regione: Friuli Venezia Giulia
Scrivi il procedimento, quindi le formule, per calcolare lo spessore, trasforma in numeri e si discute.
 

Mattymecc

Utente attivo
Professione: studente
Software: Autocad/Inventor
Regione: Emilia Romagna
Se dovessi fare un dimensionamento di massima considererei le tau distribuite uniformemente sulla piccola area cilindrica che unisce lo spallamento al resto dell'albero:

tau = FORZA / (pigreco*diametro*spessore) < tau ammissibile

E fai formula inversa per sapere lo spessore.

Tau ammissibile presa con ampio margine di sicurezza dato che la distribuzione uniforme delle tau che ho supposto non è sicuramente veritiera...
 

engstudent

Utente poco attivo
Professione: Studente ingegneria meccanica
Software: Creo, Solidworks
Regione: Veneto
Se dovessi fare un dimensionamento di massima considererei le tau distribuite uniformemente sulla piccola area cilindrica che unisce lo spallamento al resto dell'albero:

tau = FORZA / (pigreco*diametro*spessore) < tau ammissibile

E fai formula inversa per sapere lo spessore.

Tau ammissibile presa con ampio margine di sicurezza dato che la distribuzione uniforme delle tau che ho supposto non è sicuramente veritiera...
Ciao Matty, ok chiaro quindi per piccola area cilindrica intendi la corona circolare (diam 60-70) e applichi la formula da costruzioni di macchine della tau per ricavare lo spessore. Il dubbio che avevo io era se il primo componente (quello che viene spinto contro la battuta) avevesse o meno una influenza nei calcoli. Cioè in realtà per rendere l'esercizio completo bisognerebbe magari verificare anche il primo componente? (So che la richiesta è il minimo spessore dello spallamento albero, però magari influiva anche il primo)
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Per prima cosa possiamo dire che non è da considerarsi una trave viste le dimensioni di sezione ben maggiori dello spessore.

Sicuramente la forza di 10kN agisce, per forza di cose uniforme, altrimenti cadrebbe il discorso.

Secondo me è da vedersi come una tranciatura, quindi il perimetro di taglio è C=π•d=188,4mm. Lo spessore t sarebbe la lamiera da tranciare e la forza F quella impressa.

Usando la formula di tranciatura dove F=C•t•R dove R è la tensione ammissibile.

Avendo R=Rm•0,58/3=150MPa, attendiamo t ≥ 0,35mm.

Si considera il distanziale infinitamente rigido.

In realtà questo problema si può solo verificare con un FEM. Tutti i conti sono una cosa molto aleatoria, non essendo una trave.
 

Mattymecc

Utente attivo
Professione: studente
Software: Autocad/Inventor
Regione: Emilia Romagna
Come ti ho detto la mia è una semplice procedura approssimata. Difficile stimare altri effetti per via analitica. Se vuoi qualcosa di più preciso vai di analisi FEM.
 

engstudent

Utente poco attivo
Professione: Studente ingegneria meccanica
Software: Creo, Solidworks
Regione: Veneto
Se dovessi fare un dimensionamento di massima considererei le tau distribuite uniformemente sulla piccola area cilindrica che unisce lo spallamento al resto dell'albero:

tau = FORZA / (pigreco*diametro*spessore) < tau ammissibile

E fai formula inversa per sapere lo spessore.

Tau ammissibile presa con ampio margine di sicurezza dato che la distribuzione uniforme delle tau che ho supposto non è sicuramente veritiera...
Però aspetta, non so se è corretto quel ragionamento....perché così vai a calcolare lo spessore della corona circolare visto radialmente, non assialmente. A me servirebbe lo spessore di quello spallamento in acciaio assialmente
 

Mattymecc

Utente attivo
Professione: studente
Software: Autocad/Inventor
Regione: Emilia Romagna
No radialmente può misurare quanto vuole. L'area che collega lo spallamento al corpo dell'albero è pari a:

Pigreco*diametro*spessore (assiale) dello spallamento
 

engstudent

Utente poco attivo
Professione: Studente ingegneria meccanica
Software: Creo, Solidworks
Regione: Veneto
No radialmente può misurare quanto vuole. L'area che collega lo spallamento al corpo dell'albero è pari a:

Pigreco*diametro*spessore (assiale) dello spallamento
Ok ti ringrazio, scusatemi... è che sono alle prime armi... Dovrei vedere il FEM allora
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Ok ti ringrazio, scusatemi... è che sono alle prime armi... Dovrei vedere il FEM allora
Con il calcolo che abbiamo fatto calcoliamo lo spessore di lamiera da tranciare, quindi non un diametro di anello ma il suo spessore assiale.

Potresti parzialmente tenere in conto per via analitica l'intaglio generato dallo spigolo quasi vivo.... probabilmente ti farà aumentare da 0,3 a 2mm.

Poi puoi pensare di valutare che la corona radiale è come una mensola alta (D-d)/2 avente base πd e quindi generi una flessyalla base applicando la forza a metà altezza.... Forse arriverai a 2,5-3mm.

Con un FEM modella bene la geometria e vedrai che potrai analizzare meglio e in modo veritiero.
 

engstudent

Utente poco attivo
Professione: Studente ingegneria meccanica
Software: Creo, Solidworks
Regione: Veneto
Con il calcolo che abbiamo fatto calcoliamo lo spessore di lamiera da tranciare, quindi non un diametro di anello ma il suo spessore assiale.

Potresti parzialmente tenere in conto per via analitica l'intaglio generato dallo spigolo quasi vivo.... probabilmente ti farà aumentare da 0,3 a 2mm.

Poi puoi pensare di valutare che la corona radiale è come una mensola alta (D-d)/2 avente base πd e quindi generi una flessyalla base applicando la forza a metà altezza.... Forse arriverai a 2,5-3mm.

Con un FEM modella bene la geometria e vedrai che potrai analizzare meglio e in modo veritiero.
Ti ringrazio davvero della spiegazione dettagliata. E adesso che ci penso mi è venuta in mente un'altra cosa (che non è urgente) cioè ... se esiste una procedura di calcolo approssimativa del massimo diametro esterno dello spallamento per cui questo sia in sicurezza (quindi radialmente, non più il calcolo sullo spessore di prima), intendo cioè il diametro 90 (se può essere 91, o 89 ecc.. in base a un criterio di resistenza)..però a questo punto non mi è chiaro come potrei considerarlo (come una trave con carico concentrato a una estremità ? Ma non ne sono molto sicuro, oppure forse dovrei considerare la flessione.. )...comunque ripeto non è urgente, è più una curiosità..so che dovrò lavorare sul FEM comunque.. Vi ringrazio anticipatamente
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Se tu ipotizzi di avere lo pallamento con una lunghezza parecchio grande e quindi infinitamente rigida, ti trovi al agire con una forza nota su un'area definita dal diametro piccolo e dal diametro grande che stiamo parametrizzando. Analiticamente si può avere in questo caso solo la pressione di contatto sull'area anulare e quindi una verifica a rifollamento....a snervamento di compressione, contatto di hertz....insomma solo compressione.
 

biz

Utente Senior
Professione: Mechanical Project Designer & CAE Analyst
Software: Excel, GNU Octave, Solid Edge (2022), Creo Elements/Direct Modeling(18.1), Inventor(2023), SimLab(2021.1), Code Aster (2021)
Regione: Lombardia
Ti ringrazio davvero della spiegazione dettagliata. E adesso che ci penso mi è venuta in mente un'altra cosa (che non è urgente) cioè ... se esiste una procedura di calcolo approssimativa del massimo diametro esterno dello spallamento per cui questo sia in sicurezza (quindi radialmente, non più il calcolo sullo spessore di prima), intendo cioè il diametro 90 (se può essere 91, o 89 ecc.. in base a un criterio di resistenza)..però a questo punto non mi è chiaro come potrei considerarlo (come una trave con carico concentrato a una estremità ? Ma non ne sono molto sicuro, oppure forse dovrei considerare la flessione.. )...comunque ripeto non è urgente, è più una curiosità..so che dovrò lavorare sul FEM comunque.. Vi ringrazio anticipatamente
Una bella verifica agli elementi finiti. Semplice.
Il dimensionamento di massima lo fai come già detto. Più che altro pressioni hertziane e taglio. Io lo predimensionerei a taglio e verifica agli elementi finiti. Se lo spessore è esiguo e la forza applicata grande, verificherei anche la pressione specifica. Dipende dalla funzione del pezzo.
 

Utenti online

Statistiche forum

Discussioni
56,193
Messaggi
479,441
Utenti registrati
97,317
Ultimo utente registrato
ste1001

Top