大横杆的计算（2）键槽计算

子子61961

上次发的大横杆的问题，在大家的讨论之下，有了点进展。

最近又注意到点儿问题，还想再继续商量一下。



结构简化后如上图所示。



上图中，F6的力向上敲打，把键槽都给打坡了。照片如下。



推断键槽变形后，推测键的形状如下。



左边板侧，键槽的受力面积为180mm x 9mm x 2根。
左边板的材质为 SS400。右边的机体部分为铸钢。左右键槽都有严重变形。
中间的键拆下来后，没有明显变形。
F6的力为反复施加，大约一分钟10下。

1. 想计算一下，键槽打坡了，反算一下，F6的力大概多大。俺算出来的力非常大。
2. 在F6的情况下，键槽变形，然后向外顶板子，M20螺栓受力，然后就断了，是否可以这样理解。
3. 最终想反算一下F3的大小，貌似比较麻烦，F3顶上来之后的受力状态，还是比较麻烦。

上个帖子里后来有朋友提到，F3特别大的时候会怎样，是个值得考虑的话题，或许就是上面的样子。

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补加一幅图片。俺认为是像下图一样的杠杆受力，产生F7，把螺栓顶断的。不知对否。

幕友

看不懂,好好学习吧

子子61961

zerowing 发表于 2014-1-24 01:27
讨论打坡面的影响要先讨论一个前提。是先有的坡面还是先有的键变形？
首先来说，这个坡面是键变形引发的 ...

谢大侠点评。把图片下载后放大重新看了一下。
图中红色部分的应力，貌似是1000多MPa，
俺查了一下键右边的大块头，材质是SC450，降伏点是225Mpa。
所以推断可以理解为红色的部分已经被压变形了，有导致键贴到右表面的可能性。

子子61961

zerowing 发表于 2014-1-24 01:27
讨论打坡面的影响要先讨论一个前提。是先有的坡面还是先有的键变形？
首先来说，这个坡面是键变形引发的 ...

谢谢零大侠的认真解析。

有一点俺比较注意的是，图中那个键，受力的时候，它的左下表面和右上表面都应该是面压很大的部位，但是图中表示的只有左下为绿色，右上表示为蓝色，是不是表示那里受力较小，这点比较奇怪。

另外一点就是，键槽被压坡了，需要多大的力，我算出来是80吨，但实际基本没可能这么大，这点还不太明朗，或许只是疲劳应力吧。

好方案

他山玉。

zerowing

子子61961 发表于 2014-1-23 21:27
关于那个键槽，确实如您所说，如果是直着没变形，是不会产生向左的力的。
但是事实上键槽变形 ...

讨论打坡面的影响要先讨论一个前提。是先有的坡面还是先有的键变形？
首先来说，这个坡面是键变形引发的，是一个渐变的过程。而在整个过程中，键都会有微小的变形，小到什么程度，很可能是微米或者丝级别的变形。而相对键来说，这种程度的变形作需要的力却要相当的大。
如果上面这一点没有问题，那么就有下面的依次推论。
1。整个过程中，键的上端面都紧紧贴合坡面，无论F3的力有多大，都肯定会在这个坡面位置形成摩擦连接。
2。无论你的F7是多大，最先需要克服的是坡面的摩擦力，然后才能产生足够顶起左侧板的力。（本条推论的前提是键顶住右侧0.5间隙底面）
3。发生2的前提是键顶住右侧间隙，从几何关系上说，这个发生的前提一定是键在坡面处发生了滑移。因为整个变形过程中，坡面上的所能提供的摩擦力是一个可知量，即u*F3*a。u为摩擦系数，a为变角系数（a>1)那么很明显，这种情况下想发生滑移也很困难。（令，如果推论2形成，那么0.5间隙底面也应有撞痕，但照片里看不到。大侠说的螺栓头磨损跟次无关，因为只要键变形，就会磨螺栓头，但不代表螺栓能顶到0.5间隙底面）
4。单独分析键的受力，也很容易看出，这是一个压杆稳定变形的问题，但因为键的这个截面惯性矩很大，你不会看到失稳的情况，所以，最终结果一定是基于坡面的一个偏转，因此，在整个坡面成型过程中，也不会形成在螺栓点产生支反力从而破坏M24螺栓的可能。
5。我们用一个仿真来说明这个变形。从我的图中，你很容易发现这样的一个变形过程。在这个图里，你可以看到，即便已经到了破坏应力的程度，键依旧很难顶到右底面，左侧板处的应力依旧停留在一个不大的应力值上。同样的，从变形图里也可以看到，与其说是键变形导致的板变形，不如说是板失稳连带的键的偏转。所以，这两个图应该可以说明，你键和键槽处的变化，不是你M24螺栓被拉断的原因。



6。同样，从上面的仿真结果看，如果是竖直向的F3，其结果很可能是左侧板失稳导致的螺栓拉断，但同样也有一个事实，在螺栓断裂前，右侧的木材机架上的键槽（坡面）已经先被压溃了就。但根据实际情况，跟这个推论不符。于是就回到我之前说的那个推论上。如果F3不是竖直的（实际上也不是竖直的）。那么最后的结果就是侧板的弯曲变形，可以理解为一端外伸的简支梁，在这个情况下，坡面依旧会出现，但导致螺栓断裂的主要原因却变成了侧板的弯变。

以上。不知道这么说能不能解决大侠的疑惑。

子子61961

好吧，我认输 发表于 2014-1-22 19:29
个人觉得吧，综合大家的意见作为参考，以经济有效为目的，我们并不太清楚子子大侠的设备的工况，所以对于结 ...

回大侠，右边结构不能改太多了。活塞杆与支点，基本在同一直线上。
左边的气缸没准里面活塞走到最上头了，准备重新制作了，打算改改。

子子61961

找个大点的碗 发表于 2014-1-23 13:57
同种设备之前应该也会有类似的现象产生吧

嗯，我后来也有这个问题了，回公司一问老工程师，说这种还是第一次用。一般偏载这种，就从前后方向通横杆了，F3肯定在正中心。

子子61961

冷水黄金 发表于 2014-1-22 21:21
这种配合乱七八糟的情况，除非专业研究的，几乎没法计算。

应该和害怕老前辈说的差不多，这种地方采用平 ...

谢大侠回帖，那里最开始，确实是一个过盈的平键配合，后来键槽才变坡的。

子子61961

zerowing 发表于 2014-1-22 00:54
我是这样认为的。
首先，F6不会是一个竖直向上的力，因为它的产生是你的横梁倾斜。所以，F6的方向至少是 ...

关于那个键槽，确实如您所说，如果是直着没变形，是不会产生向左的力的。
但是事实上键槽变形了，所以键倾斜的可能性非常大。
上面是我当时做的记录，键槽变形还是挺大的。
另外从一楼的键槽照片也可以看出，键槽变形了，而且看那截螺栓，
那不是螺栓的尾部，而是螺栓的头部端，本来是有个M8的螺栓固定键的，
结果估计是因为键倾斜，所以M8螺栓的头部被先顶掉了，留下一截螺栓。

我其实想知道，键倾斜之后，是不是F7的力会很大。
您说F6为天文数字才会产生F7，我怎么感觉F6不需要很大，当然，与倾斜的角度有关。

jixiegaga

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