Κόντρα παξιμάδι

[AlexisPap]

Γιατί έχουν πολύ μικρό μήκος και μικρή αντοχή (μέχρι 8.8 ). Παρότι τους σφίγγουμε (προφανώς), η μήκυνση του (κοντού) κοχλία δεν είναι επαρκής για να εξασφαλίσει ότι ο κοχλίας θα είναι υπό τάση κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες. Επιπλέον ενδεχομένως κάποια απρόβλεπτα γεγονότα μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρούς κραδασμούς που θα προκαλέσουν ούτως ή άλλως σχετική μετατόπιση του κινητήρα του ανεμιστήρα πάνω στη βάση του (πχ απώλεια ζυγοστάθμισης λόγω πρόσκρουσης αντικειμένου στην φτερωτή).

[miltos]

Δηλαδή και στον ανεμιστήρα θέλουμε οι φλάντζες να είναι συνεχώς υπό τάση. Δεν αλλάζει κάτι σε σχέση με τον διωστήρα. Είναι απλά θέμα κραδασμών και χαρακτηριστικών της σύνδεσης.

 

Ή δεν κατάλαβα καλά?

[AlexisPap]

miltos, έτσι φαντάζομαι από αυτά που βλέπω (και βάσει κοινής λογικής). Δεν είμαι μηχανολόγος... Γιαυτό και ρωτάω.

Λοιπόν ναι, η εμπειρία μου λέει ότι όταν έχουμε δυναμικά φορτία σε μία σύνδεση, δύο τινά μπορεί να συμβαίνουν:

Εφόσον είναι εκ του σχεδιασμού αναγκαίο να διατηρούνται οι φλάντζες υπό θλίψη και απολύτως αμετάθετες, τότε επιλέγεται δύσκαμπτη κατασκευή και ελαστικοί μακρύλαιμοι κοχλίες υψηλής αντοχής.

Εφόσον δεν υπάρχουν οι προηγούμενες απαιτήσεις, η κατασκευή σχεδιάζεται πιο εύκαμπτη (και άρα οικονομική), η σύνδεση διατηρείται υπό θλίψη για τα συνήθη φορτία λειτουργίας, αλλά ισχυροί κραδασμοί μπορεί να αναιρέσουν αυτή την συνθήκη (ή να προκαλέσουν σχετικές μικρο-μετατοπίσεις) χωρίς να βλάπτουν όμως την λειτουργία της κατασκευής. Τότε (διαπιστώνω εκ την εμπειρίας) ότι οι κοχλίες θέλουν ασφάλιση.

Αφήνω έξω τις συνδέσεις που λειτουργούν με διάτμηση του κοχλία (τις οποίες κατά κόρον χρησιμοποιούμε οι ΠΜ) καθώς, απ' ότι έχω καταλάβει, δεν είναι ο συνηθέστερος τρόπος σύνδεσης στις μηχανές.

[miltos]

Η επιλογή ελαστικού κοχλία έχει να κάνει κυρίως με την αντοχή του. Από κει και πέρα σαφώς και βολεύει ως προς την ασφάλισή του.

 

Φαίνεται πως σε μια περίπτωση χωρίς μεγάλα δυναμικά φορτία, είναι προτιμότερο να τσακιστεί ένα έλασμα για να ασφαλίσει τον κοχλία, παρά να γίνει πιο πολύπλοκη η κατασκευή.

 

Έχει πολύ ενδιαφέρον να μπορέσουμε να βρούμε ποσοτικά κριτήρια.

[Socrates05]

Θα ήθελα να πω κι εγώ τη γνώμη μου αναφερόμενος στο αρχικό ερώτημα.

Κατ'αρχήν νομίζω ότι συμφωνούμε ότι το εξωτερικό περικόχλιο πρέπει να σφιχτεί με μεγαλύτερη ροπή απ'ότι το εσωτερικό, και οτι το εξωτερικό είναι αυτό που θα παραλάβει το φορτίο ενώ το εσωτερικό είναι αυτό που ουσιαστικά παίζει το ρόλο της ασφάλειας.

Στο βιβλίο "Στοιχεία μηχανών Ι" του Ι. Στεργίου σελ. 115 γράφει ότι:

"Συχνά χρησιμοποιείται για ασφάλεια και το αντιπερικόχλιο Α (κόντρα παξιμάδι) το οποίο πρέπει να έχει το αυτό ύψος με το κάτω περικόχλιο Β. Με τη σύσφιγξη του Α συμπιέζονται τα δύο περικόχλια και ασφαλίζονται. Ολόκληρο το φορτίο φέρει το Α"

Βλέποντας και τα 2 βιντεάκια από το site που παρέθεσε ο AlexisPap http://www.boltscience.com/pages/twonuts.htm καταλαβαίνουμε ότι για να 'κοντράρουν' τα δύο παξιμάδια πρέπει στο εξωτερικό να εφαρμοστεί μεγαλύτερη ροπή απ'ότι στο εσωτερικό, διαφορετικά πολύ απλά θα χαλαρώσουν εύκολα.

 

Τώρα όσον αφορά την ροπή που πρέπει να εφαρμόσουμε στο εξωτερικό περικόχλιο εδώ τα πράγματα είναι πιο περίπλοκα, γιατί ενω στην περίπτωση του απλού περικοχλίου έχουμε Fa=Fπ (όπου Fa η δύναμη που ασκεί το περικόχλιο στον κοχλία, και Fπ η απαιτούμενη δύναμη προέντασης), στην περίπτωση των δύο περικοχλίων θα έχουμε Fa-Fb=Fπ (Fa ,Fb δύναμη εξωτερικού και εσωτερικού περικοχλίου αντίστοιχα) όπου η Fb είναι άγνωστη.

Αυτό που έχω να παρατηρήσω εδώ είναι ότι καθώς σφίγγουμε το εξωτερικό περικόχλιο και τη στιγμή που αυτό αναλαμβάνει πλήρως το φορτίο, η δύναμη η οποία εξασκεί στον κοχλία είναι μεγαλύτερη από αυτήν που αρχικά ασκούσε το εσωτερικό περικόχλιο και όχι ίση. Το γεγονός ότι παρέλαβε εξολοκλήρου τη δύναμη το εξωτερικό περικόχλιο σημαίνει ότι χάθηκε η επαφή του σπειρώματος του κοχλία με το εσωτερικό περικόχλιο, άρα ο κοχλίας επιμηκύνθηκε (έστω και ελάχιστα), άρα δημιουργήθηκαν πρόσθετες τάσεις, άρα πρόσθετη δύναμη. Σφίγγοντας ακόμη περισότερο μέχρι το σπείρωμα του κοχλία να έρθει σε επαφή με την απέναντι πλευρά του σπειρώματος του εσωτερικού περικοχλίου, επιμηκύνεται ακόμη περισσότερο, άρα αυξάνεται και η δύναμη της προέντασης.

Το πόσο θα αυξηθεί η δύναμη εξαρτάται από τη συνολική επιμύκηνση, το αρχικό μήκος, και τη διάμετρο του κοχλία.

πχ για κοχλία από χάλυβα Μ10 και μήκους 50 mm, επιμύκυνση 0,02 mm αντιστοιχεί σε 5000 Ν.

[CostasV]

Socrates05, συμφωνώ μαζί σου στην ανάλυση των δυνάμεων. Η δύναμη που μεταφέρει το έξω παξιμάδι θα είναι μεγαλύτερη από αυτή που ασκούσε το μέσα παξιμάδι. Για αυτό λέμε ότι το μέσα παξιμάδι ΔΕΝ θα πρέπει να έχει σφιχτεί με την ονομαστική ροπή σύσφιγξης, αλλά με λίγο μικρότερη (πόσο μικρότερη; αρκεί το 75% που λένε κάποιες αναφορές; ), ώστε να υπάρχει η δυνατότητα να έρθει το έξω παξιμάδι και να ασκήσει την απαιτούμενη μεγαλύτερη αξονική δύναμη.

 

Το δύσκολο σημείο για να πετύχει η ασφάλιση με κόντρα παξιμάδι, είναι ότι πρέπει να παιχτεί όλο το παιχνίδι της σύσφιγξης, μέσα στο εύρος ενός συγκεκριμένου βήματος του πάσου (1-2 mm) που καθορίζει η θέση του μέσα παξιμαδιού πριν την τελική σύσφιγξη. Δεν υπάρχει δηλαδή ο τρόπος να πετύχουμε απεριόριστα μεγαλύτερη δύναμη ανάμεσα στα σώματα που συνδέονται με την κοχλιοσύνδεση έαν συνεχίζουμε και σφίγγουμε το έξω παξιμάδι περισσότερο, διότι το παξιμάδι αυτό θα κοντράρει το μέσα παξιμάδι που με την σειρά του θα κοντράρει στην "απέναντι" παρειά του σπειρώματος του κοχλία.

 

Δηλαδή εκτός της ροπής σύσφιγξης του έξω παξιμαδιού, σημαντικότατο ρόλο παίζει και η αρχική (πριν την τελική σύσφιγξη) θέση, ή ισοδύναμα ροπή σύσφιγξης, του μέσα παξιμαδιού.

[Socrates05]

Φαντάζομαι ότι η συγκεκριμένη μέθοδος ασφάλισης θα εφαρμόζεται σε περιπτώσεις που δεν υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις όσον αφορά την τιμή της προέντασης αφού τελικά δεν έχουμε τρόπο να γνωρίζουμε με σχετική ακρίβεια πόσο μέρος της δύναμης παραλαμβάνει ο κοχλίας και πόσο το εσωτερικό περικόχλιο. Οι προτεινόμενες ροπές σύσφιγξης του εσωτερικού περικοχλίου κυμαίνονται σε πολύ μεγάλα όρια, από αυτό και μόνο μπορούμε να καταλάβουμε ότι η μέθοδος είναι κυρίως εμπειρική και σίγουρα όχι η καλύτερη επιλογή.

[miltos]

Δεν είναι δύσκολο να υπολογιστεί απαιτούμενη ροπή προέντασης των περικοχλίων.

 

Είναι υπολογισμός του τύπου:

πχ για κοχλία από χάλυβα Μ10 και μήκους 50 mm, επιμύκυνση 0,02 mm αντιστοιχεί σε 5000 Ν.

Απλά μπαίνουν στο παιχνίδι κατασκευαστικές λεπτομέρειες. Τι ανοχή έχει η χάρη (τζόγος) της συναρμογής των σπειρωμάτων? Πρέπει να καλυφθεί η περίπτωση της μέγιστης χάρης, ενώ για την ελάχιστη πρέπει να μην αναπτύσεται υπερβολική επιφανειακή πίεση στα σώματα από το περικόχλιο και το κεφάλι του κοχλία. Έχει κανείς υπόψιν τα νούμερα, για να πάρω μια ιδέα (ονομαστική τιμή και απόκλιση για τον τζόγο)?

 

Όσο πιο μακρύς είναι ο κοχλίας, τόσο θα τείνει η ροπή του μέσα περικοχλίου σε αυτή που θα εφαρμόζαμε αν δεν υπήρχε δεύτερο.

 

Εκείνο που μου κάνει εντύπωση είναι ότι αυτόν τον τρόπο ασφάλισης τον βλέπω συνήθως σε συνδέσεις με κοντούς κοχλίες, πχ σε ιστούς φωτισμού. Εκεί πρακτικά, ίσως δεν είναι εφαρμόσιμη η μέθοδος.

[CostasV]

Βγαίνω λίγο εκτός θέματος, αλλά με αφορμή αυτό που έγραψε ο Socrates05,

αφού τελικά δεν έχουμε τρόπο να γνωρίζουμε με σχετική ακρίβεια

να παραθέσω δύο αναφορές σχετικά με την ακρίβεια της εφαρμοζόμενης ροπής σύσφιγξης από την οποία εξαρτάται η προένταση του κοχλία.

 

 

Preload Setting Error

Operator "Feel"+/- 35%

Torque Wrench+/- 25%

Angle Torquing (Turn of nut)+/- 15%

Load Indicating Washer+/- 10%

Measuring Bolt elongation+/- 5%

Hydraulic Bolt pretension+/- (1% to 10%)

Strain Gauges / Ultrasonics+/- 1%

Superbolt multi-jackbolt tensioners+/- 5%

Πηγή: http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Screws/Preloading.html

 

 

 

Tightening method Accuracy on pre-load

 

1. [Calibrated torque wrenches, Power tightening tools with regular calibration on αpplication (measurement of elongationof the bolt or measurement of torque value using a calibrated torque wrench) ] >>>> ±20%
   

   
   

2. [impact wrenches with stiffness adjustment and periodic calibration on application(measurement of torque value using a calibrated torque wrench per batch) ] >>>> ±40%
   

3. [Hand wrenches, Shock wrench (uncalibrated)] >>>> ± 60 %

   
   

   
   

   
   

Πηγή http://www.skf.com/files/880426.pdf (σελ.7)

 

 

 

 

Αρα όταν λέμε ότι έσφιξα τους κοχλίες με ροπή Χ Nm να ξέρουμε ότι το έχουμε κάνει (θεωρώντας ότι τα σπειρώματα είναι πεντακάθαρα και ότι το ροπόκλειδο ήταν καλιμπραρισμένο ) με ακρίβεια ±20% στην καλύτερη περίπτωση.

[miltos]

Πολλές φορές τα off topic είναι χρήσιμα και ενδιαφέροντα και είναι σκόπιμο να επεκτείνεται η κουβέντα.

 

Βλέπω πολύ αισιόδοξη την πρώτη αναφορά ως προς το Operator "Feel"

 

Τα παραπάνω στοιχεία πάντως υπάρχουν στα βιβλία των στοιχείων μηχανών και συμπεριλαμβάνονται στους υπολογισμούς.

 

Αφού βγήκαμε ελαφρώς εκτός θέματος, να κάνω και γω την κουτσουκέλα μου. Είχα δει ένα διάγραμμα που μου άρεσε, το οποίο αποτύπωνε το Operator "Feel".

 

Μέχρι κοχλίες Μ10 (αν θυμάμαι καλά) ο "operator" σφίγγει τους κοχλίες παραπάνω από το απαιτούμενο. Πάνω από Μ10 τους σφίγει λιγότερο από το απαιτούμενο.