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关于6061上车螺纹强度的计算?

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1#
发表于 2014-9-11 18:30:13 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一根6061铝杆,直径Φ90mm,一端30mm车M86X3螺纹长30mm用于吊装,铝杆上承受大越2.5吨的重量,要求校核端部螺纹是否会破坏?
5 O6 ]) ~8 @. y3 C. e计算如下:按照螺纹牙的强度计算公式:
6 @' [' k; m/ M5 @7 ]( M3 u  ?5 v3 a      1.剪切强度条件 τ=F/(πdbu)≤[τ]  则 F=[τ]πdbu,式中d为螺纹大径Φ86mm, b为螺纹牙根部厚度,根据普通螺纹基本牙型可以算得b=P-P/8-P/4=5/8P=5/8*3=1.875mm,  u为螺纹工作圈数,u=H/P,H为螺纹长度30,则u=30/3=10圈,    许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,6061的σs=276MPa,则[τ]=0.6σs/5=0.6*276/5=33.12MPa,  则F=[τ]πdbu=33.12*3.14*86*1.875*10N=167.784KN;
9 e4 k$ p; s$ _1 ]$ E+ ^2 x       2.弯曲强度条件 σ=6FL/(πdb^2u)≤[σ]  则F=[σ]πdb^2u/(6L),式中L为弯曲力臂,L=d-d2/2,中经d2=d-0.6495P,则L=d-(d-0.6495P)/2=86-(86-0.6495*3)=0.974mm,  [σ]=σs/(3~5)=276/5=55.2,  则F=[σ]πdb^2u/(6L)=55.2*3.14*86*1.875^2*10/(6*0.974)N=89.67KN;
& P8 x" P# `% i3 _        3.按F=89.67KN计算,能够承受的重量M=F/g=89.67/9.8吨=9.15吨≥2.5吨;/ b) g- r8 w# I1 |% T
        4.故端部螺纹不会破坏;
  ?* d  S9 a! k' \! ?* o上面计算中,许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,是按普通钢材计算的,但材料为6061,不知道在这样计算是否合适?0 @# ?  J1 y& r9 U
铝材上的螺纹许用应力是多少?  _# f8 T# f9 ~
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2#
发表于 2014-9-12 11:34:50 | 只看该作者
本帖最后由 dongst 于 2014-9-12 11:35 编辑
! y4 {7 F6 q9 \$ i4 f: W6 ?$ R" H; R$ O
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。
) s) U) D( K  j3 D: Y9 P& [2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙的情况。
5 @' _' I; l8 [2 c+ N5 Z2.5T的力,大约40%会作用在第一圈上,所以第一圈载荷10KN。
: F; S7 Q/ k3 x! m( z0 D一圈螺纹面积约585mm^2.
+ c1 |0 @6 }, @! L( W所以第一圈螺纹上产生的剪切应力约为17MPa。
4 @5 \2 F$ W5 @$ a  W这个6061杆件是变形铝,不知道有没有经过热处理,如果没有,那屈服强度不会超过55MPa。
- H6 b( r' `1 w; q. E所以许用剪切强度不过55/(n*1.732)=31.75MPa/n1 b/ w/ \& D2 q! r% U
所以如果没什么冲击,速度不快的吊装,我认为也不会滑牙。
  g* y0 n! i" `, |5 E8 ]5 ?2 \# G
7 n; B* R6 s) H5 R, L9 O3 S) n% @2 c+ E另外,我不是很理解楼主为何计算弯曲强度。4 H$ j4 J, |( F

, {# A4 ]9 A) P6 p. T* d. f
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3#
 楼主| 发表于 2014-9-12 12:28:44 | 只看该作者
dongst 发表于 2014-9-12 11:34 / ?# n  N( X# \6 b. y
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。
9 T( I. `% o- C$ B' s6 b2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙 ...

" }5 Y" S0 d9 O9 N1 d如果将一圈螺纹沿螺纹大径d处展开,则可以看做是长度为πd的悬臂梁,假设螺纹所承受的压力作用在以螺纹中经d2为直径的圆周上,则螺纹不仅受压力作用,还将承受弯矩作用。
, T) B! W  [) ~2 R
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4#
 楼主| 发表于 2014-9-12 12:48:54 | 只看该作者
如果按照螺纹第一圈承受1/3载荷,对螺纹第一圈进行校核,则上面计算公式  2.弯曲强度条件的计算可改为1/3F=[σ]πdb^2/(6L),则F=8.967*3=26.9KN,  则能够承受的重量M=F/g=26.9/9.8吨=2.745吨≥2.5吨,所以端部螺纹强度足够。
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5#
 楼主| 发表于 2014-9-13 09:28:35 | 只看该作者
用软件做了一下应力分析,承受2.5吨的重量,螺纹根部最大应力达到72.83MPa,已经大于55.2MPa,那螺纹根部会不会破坏那?

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点评

载荷是直接加载在右端面上的,不具有依次递减的作用,但这样简化加载后,载荷就应该不是只作用在前几圈,也就是前几圈的载荷应该小于它们实际应该承受的载荷,那么仿真的应力也应该小于实际应力  发表于 2014-9-18 21:38
网格划分使用的是AutoGEM自动划分,边界条件是固定左端面,右端面上加载压力  发表于 2014-9-18 21:33
载荷作用在前几圈,依次递减,你认为你的云图是否有依次递减的特性?如果没有,那显然是模拟用的边界模型不对!  发表于 2014-9-15 12:12
你是怎么划分网格及加载边界条件的? 有限元不能生搬硬套!  发表于 2014-9-15 12:09
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6#
发表于 2014-9-13 16:30:17 | 只看该作者
学习来了朋友大师们
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7#
发表于 2014-9-17 21:16:42 | 只看该作者
我把你们的讨论保存了慢慢学习学习; D3 a. r! V- O0 f5 W2 F+ G& ]
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8#
 楼主| 发表于 2014-9-18 22:47:11 | 只看该作者
按照第四强度理论对应力进行校核:; K3 ]) y$ z0 ~' g0 L5 N9 ^' Q
1.τ=1/3F/(πdb)=1/3*2500*9.8/(3.14*86*1.875)=16.129MPa;5 |3 i$ \2 n1 a/ z9 r9 {2 q
2.σ=1/3*6FL/(πdb^2)=1/3*6*2500*9.8*0.974/(3.14*86*1.875^2)=50.272MPa;
) O  r" w& ?3 o1 i6 u3.σ1=σ/2+√((σ/2)^2+τ^2)=55MPa# q8 d9 [7 C% z, I$ E0 p/ {4 Y  n
   σ2=0MPa% X5 ?) i6 |' o( |, v& s; c
   σ3=σ/2-√((σ/2)^2+τ^2)=-4.732MPa
+ A3 f1 J* y' p+ Q& i' i" b' o3 M; W   σr4=√(0.5((σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2))=57.512MPa;
* [, }2 Q6 ]# n+ ~. F4.σr4≥55.2MPa,故螺纹强度不足。
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9#
发表于 2014-11-26 20:46:14 | 只看该作者
5 ?4 w; B2 l7 O9 a4 b4 a* ^
+ h: [- k/ _  Y9 y( S6 c9 f6 v8 _
大使首楼有点笔误~8 B! L( ?" q, M3 N5 c

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10#
 楼主| 发表于 2014-12-2 09:56:34 | 只看该作者
yhn567 发表于 2014-11-26 20:46 % o3 F6 F8 Z5 x  I: j! `
大使首楼有点笔误~
5 s. s7 r2 x- O  ]" @& y
恩,呵呵,没注意,谢谢啦!
: c& b2 N( }$ R- X- O
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