Verifica vite a flessione

Kelko

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks
Regione: Italia
Buongiorno, ho un dubbio sulla verifica di una vite. Ho una struttura fatta da due tubi (lunghi d=3500 mm) e da tre traverse. Sulla estremità di destra questo corpo saldato è fissato ad un telaio con delle viti M16. All'estremità di sinistra ho una forza di F=100 N e all'estremità opposta ho quindi un momento di 350 kNmm. La sezione resistente di un M16 è di 157mm^2. Il momento di inerzia rispetto all'asse della sollecitazione è di circa 1967 mm^4. Risultato: sollecitazione pari a 1423 MPa. Torna come ragionamento? Forse c'è qualcosa che sbaglio.
 

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Fulvio Romano

Utente Senior
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
Certo che sbagli.
Le viti non dovrebbero mai lavorare a taglio nella parte filettata, tranne che in applicazioni "facili" e non strutturali.
Quindi delle due l'una:
1. usi viti con colletto calibrato e fai lavorare quello a taglio
2. dimensioni le viti a trazione in modo tale che la forza di compressione per il coefficiente di attrito dei materiali ti dia la forza sufficiente.

P.S.
se le spalle sono tubolari come metti quelle viti per evitare che il tubo si schiacci?
 

Kelko

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks
Regione: Italia
Grazie per la risposta. Perdonami, non ho capito se il mio sbaglio è nel calcolo o nell'inserire le viti lì. Siamo d'accordo che il filetto della vite non debba lavorare a taglio.
I tubolari hanno dei fori con delle boccole: la vite quindi viene serrata sulla boccola e il filetto si impegna nella corrispondente madrevite nel telaio.
 

bip

Utente Junior
Professione: faccio funzionare le cose
Software: un grosso martello
Regione: un po' tutto il mondo
Le due viti devono creare una forza di attrito tra il tuo telaio fatto "a scala" e dove la ancori, le due forze di attrito contrapposte tra le due viti, sono quelle che generano la coppia di reazione che mantiene l'equilibrio.
Poi a seconda degli accoppiamenti e della rigidezza del sistema, ci sono da bilanciare anche i 100N di forza, ma rispetto alle viti in gioco, sono praticamente trascurabili.

Per calcolare se la forza di attrito sviluppabile dalle due viti sia sufficiente a contrastare la coppia generata dal carico a sbalzo, dovresti sapere il coefficiente di attrito tra la tua struttura e la base, oltre alla distanza tra le due viti (che sarà il braccio della forza di attrito).

Ricordati di valutare anche il peso della struttura, a occhio e croce sarà maggiore del carico di 100 N
 

Fulvio Romano

Utente Senior
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
Io dico questo:
Se F è la tua forza di 100N, la forza di taglio R è uguale a F*d/l.
Il serraggio lo calcoli sulla base del coefficiente di attrito dinamico. Non quello statico perché se per qualsiasi motivo il collegamento inizia a scorrere per forze aggiuntive, non lo fermi più.

OVVIAMENTE S calcolato così è il minimo possibile. Bisogna moltiplicarlo per il coefficiente di sicurezza da te scelto.

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PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
Regione: LOMBARDIA
Ho provato ad impostare il problema in modo differente, vi posto un pdf.
 

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PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
Regione: LOMBARDIA
Ho provato ad impostare il problema in modo differente, vi posto un pdf.
ho imposto cosi' a occhio la quota 30 ed inoltre essendo due le viti avrei dovuto dividere il carico per 2, e' un calcolo grossolano ma sicuramente le due viti da M16 sono sovradimensionate, da valutare se la trave non flette troppo!
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Buongiorno, ho un dubbio sulla verifica di una vite. Ho una struttura fatta da due tubi (lunghi d=3500 mm) e da tre traverse. Sulla estremità di destra questo corpo saldato è fissato ad un telaio con delle viti M16. All'estremità di sinistra ho una forza di F=100 N e all'estremità opposta ho quindi un momento di 350 kNmm. La sezione resistente di un M16 è di 157mm^2. Il momento di inerzia rispetto all'asse della sollecitazione è di circa 1967 mm^4. Risultato: sollecitazione pari a 1423 MPa. Torna come ragionamento? Forse c'è qualcosa che sbaglio.
Solo le viti calibrate a colletto resistono a taglio puro. Le viti normalmente resistono a trazione. A taglio possono resistere ma devono essere usate in modo appropriato e non sul gtsatto filettato.
Potresti usare un tubo calibrato che fa da spina e una vite in mezzo.
Seguire Eurocodice 3 o NTC 2018.
A meno che il tuo manufatto resista per attrito...
 

Fulvio Romano

Utente Senior
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
Le viti non dovrebbero mai lavorare a taglio nella parte filettata, tranne che in applicazioni "facili" e non strutturali.
Quindi delle due l'una:
1. usi viti con colletto calibrato e fai lavorare quello a taglio
2. dimensioni le viti a trazione in modo tale che la forza di compressione per il coefficiente di attrito dei materiali ti dia la forza sufficiente.
Solo le viti calibrate a colletto resistono a taglio puro. Le viti normalmente resistono a trazione. A taglio possono resistere ma devono essere usate in modo appropriato e non sul gtsatto filettato.
Potresti usare un tubo calibrato che fa da spina e una vite in mezzo.
Seguire Eurocodice 3 o NTC 2018.
A meno che il tuo manufatto resista per attrito...
E sono due.
E' la seconda volta negli ultimi dieci anni che arrivo prima di te, ah-ah!

:-D
 

Kelko

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks
Regione: Italia
Grazie per le risposte. Appena riesco, posto uno schizzo di una possibile soluzione.
 

Kelko

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks
Regione: Italia
Ok, non so quanto si capisca. Posto un'immagine. Ho usato una vite a colletto M16: il tratto rettificato si impegna per 31,5 mm nella barra tonda e per 58 mm nella boccola saldata al tubolare quadro.
Ovviamente il foro sulla barra deve essere alesato ma sulla boccola ho lasciato circa 1 mm di luce.
 

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Kelko

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks
Regione: Italia
Continuano a non tornarmi i conti.
Il tubo è lungo 3500 mm, i due tubi principali sono distanti circa 475 mm. Se modello i vincoli ai perni come carrelli, ottengo due forze di reazione uguali, pari a:
R=F"(3500/475)
Se F è pari a 400 N, R=2950 N.
Essendo il perno, diametro d=20mm, a sbalzo per 58 mm, nella sezione immediatamente a monte dell'incastro, ho un momento flettente pari a:
M=R*58=171 kNmm
Il momento d'inerzia del perno è di 7850 mm^4, ottenendo una tensione di circa 112 MPa. Troppo alto.
L'unica strada è aumentare ancora le sezioni in gioco?
 

bip

Utente Junior
Professione: faccio funzionare le cose
Software: un grosso martello
Regione: un po' tutto il mondo
Calcolare il momento flettente considerando la distanza di 58 mm è sicuramente cautelativo, in realtà il carico non è tutto sulla punta, ma teniamoci dalla parte "del formaggio".

I tuoi calcoli sono corretti, tranne l'ultimo passaggio, la tensione è di 217 MPa.

Prova a dimensionare la vite ad attrito, come suggerivo nella prima risposta.

Utilizzando una banale vite M12 classe 8.8, considerando un coefficiente di attrito sui filetti di 0.2 (nessuna lubrificazione, condizione più sfavorevole), e un coefficiente di attrito acciaio su acciaio 0.1 (coefficiente di attrito dinamico nelle condizioni di buona lubrificazione, che è molto conservativo), otteniamo che la forza di serraggio esercitata dalla vite è di quasi 32 kN, quindi la forza di attrito massima sviluppabile dalla giunzione nelle condizioni peggiori è di 3186 N, maggiore di quello che serve a te.

Poi ovviamente devi tener conto di eventuali coefficienti di sicurezza, ma lo avresti dovuto fare anche per i perni che lavoravano a taglio/flessione.
I capisce subito perchè le viti si fanno lavorare ad attrito e non a taglio