Tensioni nell'inserto, coppia torcente

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#1
Buonasera,
mi sto incastrando in un problema relativamente semplice.
Ho l'inserto marrone infilato con gioco su un albero. L'inserto trasferisce all'albero una coppia torcente. Che approccio posso seguire per il dimensionamento sia dell'inserto (che è in ottone), sia dell'albero (acciaio)?

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Grazie 10^3
 

Stan9411

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#2
L’inserto è un corpo tozzo, con una forma non standard, non penso ci sia una teoria a cui appigliarti. Servirebbe un’analisi agli elementi finiti .. ma anche la schematizzazione dei vincoli non è semplice. L’albero lo dimensioni come qualsiasi altro albero.. calcoli le azioni interne, consideri il momento di inerzia di quel tratto a sezione quadrata e calcoli gli sforzi.
 

Stan9411

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#3
Non è quadrata la sezione, ma un cerchio spianato su due lati .... ma vabe è lo stesso
 

cacciatorino

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#4
Quando il giunto e' sttosforzo avrai due spigoli che toccano due piani. Se i due spigoli di contatto li immagini leggermente raggiati potresti provare con la teoria di Hertz. Certo che le variabili sono talmente tante che tirare fuori dei risultati affidabili penso sia molto difficile. L'accoppiamento deve anche muoversi assialmente durante l'applicazione della coppia?
 

meccanicamg

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#5
Dipende da quanto gioco hai. Anche gli accoppiamenti albero/mozzo con linguetta o gli alberi scanalati.
Io personalmente lo dimensionerei come una barra quadra. Se la barra è leggermente snella avrai che le pareti combaceranno sulla femmina in bronzo per metà lunghezza e trasmettono. Mal che vada si impronta un po' ma poi rimane nel tempo incrudito e non n si deforma più.
Se vai di contatto di Hertz non dimensioni più niente perché non ti permette di valutare realmente essendo molto limitante.
 
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#6
mi permetto di dire che, se " L'accoppiamento deve anche muoversi assialmente durante l'applicazione della coppia? " non c'è modo di farlo funzionare con parti che lavorano tra loro con attrito radente, al di là di qualunque dimensionamento per resistere alla torsione, a meno che la coppia non sia veramente esigua, ma in tal caso non dovrebbero esserci preoccupazioni neanche sulla resistenza torsionale. Se lo scorrimento avviene " a bocce ferme" va bene, ma scorrimento+coppia lo vedo male....Spero che l'amico Fulvio non abbia questa esigenza
 

cacciatorino

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#7
mi permetto di dire che, se " L'accoppiamento deve anche muoversi assialmente durante l'applicazione della coppia? " non c'è modo di farlo funzionare con parti che lavorano tra loro con attrito radente, al di là di qualunque dimensionamento per resistere alla torsione, a meno che la coppia non sia veramente esigua, ma in tal caso non dovrebbero esserci preoccupazioni neanche sulla resistenza torsionale. Se lo scorrimento avviene " a bocce ferme" va bene, ma scorrimento+coppia lo vedo male....Spero che l'amico Fulvio non abbia questa esigenza
Ma infatti secondo me Fulvio deve dimensionare riguardo alla pressione di contatto. Se avesse dovuto dimensionare la sezione a torsione di sicuro non avrebbe avuto bisogno di chiedere suggerimenti. Riguardo al tipo di accoppiamento "radente con scorrimento": era un sistema standard sui vecchi torni paralleli per comandare l'avanzamento automatico del carro portautensili.
 

Calender

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#8
Secondo me il giunto non deve scorrere sotto carico ma solo durante il posizionamento (carico esiguo o nullo)...in tal caso ti converrà dimensionare staticamente (pressione di contatto),altrimenti verificherei anche l'usura ma ,come ti hanno già anticipato , questi sistemi non "scorrono bene" sotto carichi ingenti. Io personalmente farei degli smussetti sull'albero per evitare fenomeni d'intaglio in corrispondenza degli spigoli nella trasmissione della coppia (se è molto alta),ma se dimensioni con tolleranza di scorrimento (libero-scorrevole) puoi anche evitare. Comunque in quei casi uso alberi con bussole a rotolamento o profili trilobati.
 
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#9
Quando il giunto e' sttosforzo avrai due spigoli che toccano due piani. Se i due spigoli di contatto li immagini leggermente raggiati potresti provare con la teoria di Hertz.
Ci avevo pensato, ma ho difficoltà a farlo. Il contatto crea una tasca che abbassa la pressione specifica. E tale comportamento è fisiologico, lo accetto, ma non so quando trova il punto di equilibrio.

Certo che le variabili sono talmente tante che tirare fuori dei risultati affidabili penso sia molto difficile. L'accoppiamento deve anche muoversi assialmente durante l'applicazione della coppia?
No, assialmente è fisso sebbene non vincolato.
 
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#10
Ma infatti secondo me Fulvio deve dimensionare riguardo alla pressione di contatto. Se avesse dovuto dimensionare la sezione a torsione di sicuro non avrebbe avuto bisogno di chiedere suggerimenti. Riguardo al tipo di accoppiamento "radente con scorrimento": era un sistema standard sui vecchi torni paralleli per comandare l'avanzamento automatico del carro portautensili.
Vorrei evitare fenomeni tipo rifollamento, tutto qui. Sono fenomeni locali quindi teoria della torsione nisba.
Sicuramente un FEM mi darebbe un risultato. Solo che per questioni squisitamente religiose non uso mai un FEM se non sono in grado di calcolare a mano almeno l'ordine di grandezza del risultato. Se non conosco i fenomeni in gioco rischio di tirare fuori numeri al lotto.
 
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#11
Dipende da quanto gioco hai. Anche gli accoppiamenti albero/mozzo con linguetta o gli alberi scanalati.
Io personalmente lo dimensionerei come una barra quadra. Se la barra è leggermente snella avrai che le pareti combaceranno sulla femmina in bronzo per metà lunghezza e trasmettono. Mal che vada si impronta un po' ma poi rimane nel tempo incrudito e non n si deforma più.
Se vai di contatto di Hertz non dimensioni più niente perché non ti permette di valutare realmente essendo molto limitante.
Ecco, bravo. Io non è che volevo fare esplicitamente il tuo nome, ma non è che avresti una delle tue dispensine?

Ripeto, un po' di impronta è fisiologica e riduce la pressione di contatto. Io voglio evitare fenomeni tipo rifollamento. Insomma evitare che l'inserto si "strappi".
 
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cacciatorino

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#12
Vorrei evitare fenomeni tipo rifollamento, tutto qui. Sono fenomeni locali quindi teoria della torsione nisba.
Sicuramente un FEM mi darebbe un risultato. Solo che per questioni squisitamente religiose non uso mai un FEM se non sono in grado di calcolare a mano almeno l'ordine di grandezza del risultato. Se non conosco i fenomeni in gioco rischio di tirare fuori numeri al lotto.
Avevo capito che il tuo problema era quello. Penso che le variabili in gioco siano parecchie e tirarne fuori una trattazione analitica affidabile sia difficile. Con il FEM dovresti metterti a studiare i contatti, ma se poi l'accoppiamento ha 0,05 oppure 0.1 di gioco potrebbe cambiare molto.

Prova a considerare che il contatto avvenga in una strisciolina larga 0.5mm e alta quanto il giunto, e vedi che pressione di contatto viene fuori. Se viene fuori un valore sopportabile potresti gia' stare tranquillo e magari andare avanti con lo studio.
 
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#13
Sono tentato di calcolare trazione pura in quel punto, considerando il fattore di intaglio, ed usare delle mutande di ghis, pardon, un fattore di sicurezza pari a 3...

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cacciatorino

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#14
Sono tentato di calcolare trazione pura in quel punto, considerando il fattore di intaglio, ed usare delle mutande di ghis, pardon, un fattore di sicurezza pari a 3...
E' una stuazione simile all'accoppiamento albero-linguetta, in quei casi in effetti si lavora a taglio se non ricordo male.
 

meccanicamg

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#15
Sono tentato di calcolare trazione pura in quel punto, considerando il fattore di intaglio, ed usare delle mutande di ghis, pardon, un fattore di sicurezza pari a 3...

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Infatti. Lo zero è sul centro barra. Lo spigolo è a braccio massimo. Forza uguale coppia divido braccio e ci metti su mezza faccia il valore. Chiaramente va fatto un FEM.

Vedo cosa trovo di teorico calcolo a mano ... Ma non garantisco.
 

meccanicamg

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#16
Immaginiamo che la parte cilindrica esterna faccia solo da guida e quindi la sezione utile è quella di un rettangolo....o quadrato che sia.
Per l'albero maschio avrai:

Screenshot_20200326_140945.jpg
Quindi la tau massima è quella che porterà la tua sezione e va confrontata con la tau ammissibile del materiale.

Per la femmina bisognerà fare un ragionamento diverso, come fosse un tubo, un'area anulare sagomata alla quale viene applicata la forza trasmessa, momento trasmesso....magari con la geometria delle aree o cose simili al fine di determinare Wt.

Tutto questo funziona se hai un gioco che sia tra i soliti H7/f8 H7/g6.
 

meccanicamg

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#17
Ecco qui abbiamo le formule per la torsione della tua sezione....esiste solo la formulazione maschio.

Screenshot_20200326_143844.jpg
Ed ecco qui la legenda dei termini
Screenshot_20200326_144227.jpg
 

PierArg

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#18
Sono tentato di calcolare trazione pura in quel punto, considerando il fattore di intaglio, ed usare delle mutande di ghis, pardon, un fattore di sicurezza pari a 3...

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Io mi sono perso. In quel punto che hai cerchiato, se ho capito bene come funziona, hai teoricamente distacco delle superfici. E' lo spigolo in basso ed il suo opposto che sono soggetti a compressione.
Sempre se ho capito bene però.
 

meccanicamg

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#19
Io mi sono perso. In quel punto che hai cerchiato, se ho capito bene come funziona, hai teoricamente distacco delle superfici. E' lo spigolo in basso ed il suo opposto che sono soggetti a compressione.
Sempre se ho capito bene però.
Se il mozzo è bloccato e l'albero torce secondo direzione rossa è il contrario di quanto hai scritto.
 

PierArg

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#20
Ciao Meccanicamg, nel post iniziale di Fulvio c'è scritto che l'inserto trasferisce all'albero una coppia torcente.
Quindi io nella figura vedo una rotazione della ghiera da sinistra verso destra in senso antiorario