Akselin kestävyys

[kumilusmu]

Kertokaas tyhmälle, jolta on peruskoulunkin vysiikka menny pääosin ohi:

Määrääkö pelkästään akselin poikkipinta-ala akselin kestävyyden?
Eli onko tangon ja putken "kiertolujuus" sama, jos materiaali ja poikkipinta-ala ovat samoja? Vai onko jompikumpi kestävämpi nimenomaan kiertohommassa.<img src=icon_smile_question.gif border=0 align=middle><img src=icon_smile_question.gif border=0 align=middle>
Entäs vääntöliike?

Pisti miettimään yöllä pahus... kardaanithan on toisinaan onttoja... kait siinä joku ero on... vai?
Kaavakin ois kiva, jos joku koneinsinööri tms. sattuu "linjoille"
(tietokoneinssi ei kelpaa tällä kertaa, terveisiä nerd-olle)<img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle><img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle>

[G280E]

määrätyn vahvuinen putki kestää enemmän kiertämistä ku umpi tanko..

-Ei tätä sotaa näin voiteta.pojat..mennäänpäs tuon suon yli että heilahtaa!

[Tumi]

Kyse on lähinnä siitä momentista. Kyl ne fysiikan tunnit tulee mieleen kun vähän miettii. Eli jos sulla 50cm pitkällä varrella varustettu kampi ja 100cm pitkällä varrella varustettu kampi, kummalla pyörittäminen on helpompaa? Sama pätee tuohon putken kestävyyteen, halkaisia ja ja tietysti putken seinämän vahvuus. Halkaisijaltaan isompi putki kestää paremmin. Mutta jos otetaan hakaisjaltaan saman paksuinen tanko, oletetaan et ne on samaa tavaraa, on tanko kuitenkin vahvempi.

[offroadjouni]

quote:Mutta jos otetaan hakaisjaltaan saman paksuinen tanko, oletetaan et ne on samaa tavaraa, on tanko kuitenkin vahvempi

Hmm... Mun mielestä ei oo näin. G280E tuossa taitaa kans olla mun kanssa samaa mieltä, eli paksuseinämäinen putki pitäs kestää paremmin akselina kuin umpitanko. En kyllä vannoon mene, mutta käsittääkseni näin.

/* Life Begins at 35" */

[Tumi]

Miks vetarit ei sit oo putkea?

[offroadjouni]

Reiän poraaminen vetarin läpi on kohtuu hankalaa ainakin. Mutta minä en noista metallihommista niin tiedä, että osaisin antaa siihen mitää oikeeta vastausta.

/* Life Begins at 35" */

[kumilusmu]

Joo näin se kait on, funtsasin vielä lisää ja päädyin tyhmällä maalaisjärjelläni siihen, että jos mitataan akselin poikkipinta-alaan kohdistuvia newtoneja, niin putki ja tanko kestää samalla poikkipinta-alalla saman määrän (teoriassa)
Mutta kun puhutaan akselista, niin putkirakenteessa akseliin kohdistuu vähemmän newtoneja juuri tuon tumin mainitseman vipuvarsijutun takia. Eli akselissa putki olis kestävämpi.

En muuten tarkoittanut saman paksuista putkea / tankoa, vaan saman "painoista" kamaa, joista toinen on putki ja toinen tanko
Esim. 100mm putki 4mm seinällä &lt;-&gt; 20mm tanko (molemmilla suunnilleen sama poikkipinta-ala)

[Ippe911]

Moi!

Ei noita tankojen/putkien lujuuslaskentaa käyty läpi ainakaan peruskoulussa silloin kun mä siellä joskus olin - ne kuului tekun ohjelmistoon.

Eli kyse on lähinnä akselin poikkileikkauksen vääntövastuksesta (älkääkä sotkeko tätä nyt taivutusvastukseen). Vääntövastus lasketaan pyöreälle tangolle seuraavan kaavan mukaan 3,14*D^3/16 (siis tuo D^3 tarkoittaa tangon halkaisija potenssiin kolme) ja putkelle 3,14*(D^4-d^4)/(16*D), jossa D on putken ulkohalkaisija ja d on sisähalkaisija.
Niin juu ja toi 3,14 on tarkemmin ottaen pii, mutta mä en löytänyt ko. merkkiä tämän koneen näppäimistöltä.

Mitä suurempi vääntövastuksen arvo on, niin sitä paremmin tanko/putki kestää vääntöä.

[offroadjouni]

Eli Ipen kaavan mukaan tanko tosiaan kestäin paremmin vääntöä. Onkohan tämä vain jollekin ideaaliaineelle tai jollekin? Vai olenko nähnyt unta siitä että putken pitäisi kestää paremmin... <img src=icon_smile_blush.gif border=0 align=middle>

/* Life Begins at 35" */

[LaaLaa]

Pitää itsekin laittaa omaa kommenttia vaikka lujuusopin kurssit on edelleen rästissä...

jos putken ja tangon poikkileikkauspinta-ala on sama niin niiden kierto ja taivutus kestävyydet ei silti ole suoraan verrannollisia. Pyörityksessä käsittääkseni myös putken/tangon piirin pittuudella on vaikutusta kestävyyteen joten putki olisi kestävämpi.
Kaikki kardaanithan (suskan upikardaania lukuunottamatta) ovatten onttoja ja suhteellisen ohuella seinämällä keveyden ja sitä myöten tasapainotuksen helppouden takia.

Tuo esimerkki 20mm tangosta ja 100mm putkesta, mun laskujen mukaan 20mm putken poikkileikkauksen ala on 314mm2 joten 100mm putken pitäisi olla n. 1mm seinämällä että pinta-ala olisi sama (jos laskin oikein)<img src=icon_smile_tongue.gif border=0 align=middle>
Ja syy ettei 1mm seinämällä kardaaneja juurikaan näy on se, ettei se kestä juurikaan iskuja ja kun putkessa on lommo niin siitähän se on heti heikko kun nakin kuori.

Parempi esimerkki olisi alumiininen tanko ja kalja tölkki. kumpi kestää paremmin pyöritystä, 0.1mm seinämällä oleva tölkki (halkaisija n.60mm) vai 3.5mm alumiini tanko? poikkileikkaus pita-ala on suunnilleen sama<img src=icon_smile_wink.gif border=0 align=middle>

taivutuksen kysesssä ollessa voimat kohdistuu aina kappaleen pintoihin, putkessa pintoja on 4 ja tangossa 2.
neliäputki on vääntöjäykkyydeltään hieman putkea parempi ja olisi esim turvakaarissa kestävämpi mutta mielettömästi vaikeampi työstää esim mutkia. Ja neliöputken paino suhteessa vääntöjäykkyyteen ei ole yhtä hyvä kun putkessa. Ja saman taivutusjäykkyyden omaava tanko olisi huomattaavasti painavampi kun putki.

Noihin kaikkiin löytyy kyllä matemaattiset kaavat mutta meikäläisellä ei ne todellakaan ole kovinkaan hyvin hallussa.




HUOM! ANONYMOUS IS GAY

Kardaanit tehdään yleensä putkesta, koska putkirakenteella saadaan kevyimmällä (=helpoimmin tasapainotettavalla) rakenteella vääntö välitettyä akseleille, kardaanithan pyörii ainakin maantieajossa meleko vilkkaasti vetareihin verraten. Putkirakenteet eivät kuitenkaan kestä hyvin taivutusta eikä leikkausvoimaa minkä jokainen kivelle kardaaninsa letittänyt tietää. Vetoakselit taas ovat suht ahtaissa tiloissa ja varsin lyhyitä joten ne yleisimmin tehdään umpiraudasta ja kunnon raaka-aineesta. Momenttikin on kasvanut niihin asti tultaessa juuri em. pyörimisnopeuden vähennyttyä perävälityksen takia. Ja kannatellaan niillä auton painokin usein ja sekin asettaa omat vaatimuksensa laakerikohdan ainepaksuuksille

Terv KK

Note! This message was posted anonymously!

[Ippe911]

Yleensä tuo käsitys siitä, että putki on vahvempi kuin tanko johtuu siitä, että kun tarkastellaan samasta materiaalista tehtyjä vastaavan vääntövastuksen omaavaa putkea ja tankoa, niin putki on kevyempi. Se seikka jääkin sitten huomioimatta, että putki onkin hieman paksumpi.
Esimerkiksi 20 mm:n tangolla on sama vääntövastus kuin 28/25 putkella (laskekaa edellä mainitun kaavan mukaan). Kun kahta tämänlaista metrin pätkää hypistelee käsissään ja funtsii, että niiden vääntölujuudet on samat, niin....

Eiks tämä lujuusoppi ole kivaa...

[offroadjouni]

Minun käsitykseni ei johdu mitenkään siitä että putki olis halkaisijaltaan paksumpi... Puhun nimenomaan mitoiltaan samanlaisista kappaleista, joista toisessa olis akselin keskellä ohut reikä.

Minä ainakin tunnen pari heppua joka on useamman vuotta ajanut Rangeilla kisaa... Ja joskus ne puhuvat siitä että tarttis jotenkin pystyä poraan vetokepin ulkopäähän keskelle pieni reikä (ei läpi asti), jolloin saataisiin akseli kestämään paremmin (=edes jotenkin <img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle>). Ne ainakin väittivät että se olis kestävämpi sillain, ja metallimiehiä ovat kumpikin.

/* Life Begins at 35" */

[LaaLaa]

quote:
Moi!

Ei noita tankojen/putkien lujuuslaskentaa käyty läpi ainakaan peruskoulussa silloin kun mä siellä joskus olin - ne kuului tekun ohjelmistoon.

Eli kyse on lähinnä akselin poikkileikkauksen vääntövastuksesta (älkääkä sotkeko tätä nyt taivutusvastukseen). Vääntövastus lasketaan pyöreälle tangolle seuraavan kaavan mukaan 3,14*D^3/16 (siis tuo D^3 tarkoittaa tangon halkaisija potenssiin kolme) ja putkelle 3,14*(D^4-d^4)/(16*D), jossa D on putken ulkohalkaisija ja d on sisähalkaisija.
Niin juu ja toi 3,14 on tarkemmin ottaen pii, mutta mä en löytänyt ko. merkkiä tämän koneen näppäimistöltä.

Mitä suurempi vääntövastuksen arvo on, niin sitä paremmin tanko/putki kestää vääntöä.

Tuo tangon kaava kyllä pitänee paikkansa muta putken kaava on ainakin tämän sivun mukaan eri
http://www.tpu.fi/~lahteenm/arkistot...f/vaanto_a.pdf
ja noiden kaavojen mukaan sain 20mm tangolle vääntövastukseksi 1570 mitä-lie-yksikköä
mutta 28/25 putkelle 2227 mitä-lie-yksikköä eli putki olis aika paljon kestävämpi.

Laskinko väärin vai onko toinen kaava väärä?


HUOM! ANONYMOUS IS GAY

[LaaLaa]

Joku innokas kun jaksaa noita kaavoja pyöritellä niin saa helposti selville, vaikuttaako halkaisija, poikkileikkauksen pinta-ala jne. vahvuuteen.

HUOM! ANONYMOUS IS GAY

[Ippe911]

Jos tarkoitat jotain "kevennysporausta" vetoakselin päähän, etkä vertaa sinänsä putkea ja akselia, niin saatat hyvinkin olla oikeassa.
Onhan näissä lujuusjutuissa aina kaikenlaiset lovivaikutukset sun muut pienentämässä lopullista lujuutta. Toisaalta sitten taas tulee pyöristykset ja elastisuuden tavoittelu. Ammattimiehet on ammattimiehiä ja heillä on arvokasta kokemusta näistä asioista.
En tiedä, mutta kuvaamasi poraus saattaa poistaa akselin päästä jonkinlaisen "jännite-/tyssäyshuipun" ja poistaa samalla murtuman lähtökohdan. Nämä on kuitenkin kokemuksen kautta haettuja knoppeja ja mä käsittelin tuota putki/tanko-juttua yleisen lujuusopin mukaan.

[Ippe911]

Laa-Laa

Ei noista kaavoista kumpikaan ole ihan metsässä putken suhteen. Toisessa lasketaan vastus putken ulko- ja sisähalkaisijan suhteen ja toisessa lasketaan seinävahvuuden ja keskihalkaisijan suhteen. Tulokset poikkeavat vain hieman toisistaan ohuilla seinämillä.
Paksuseinämäisillä putkilla pitäisi laskea ulko- ja sisähalkaisijan suhteen, sillä keskihalkaisija ja seinämänvahvuuden mukaan laskettuna saadaan liian suuri vääntövastuksen arvo.
Korjaa, jos kirjoitin ihan puuta-heinää

[offroadjouni]

quote:Joku innokas kun jaksaa noita kaavoja pyöritellä niin saa helposti selville, vaikuttaako halkaisija, poikkileikkauksen pinta-ala jne. vahvuuteen.

Niin no tuosta Ipen kaavastahan näkee "suoraan" että umpijööti kestäis eniten vääntöö ja mitä ohuempi seinämä sitä heikompaa...

/* Life Begins at 35" */

[Junde]

Toi putken käyttäminen perustuu siihen että putki kestää taivutusta paremmin kuin samanpaksuinen tanko + tietysti saavutettu keveys ja materiaalin säästö!

Lisäksi sen keskellä olevan materiaalin antama lisä vääntökestävyyteen on suhteessa pieni.


T:Junde

[G280E]

quote:


taivutuksen kysesssä ollessa voimat kohdistuu aina kappaleen pintoihin, putkessa pintoja on 4 ja tangossa 2.




HUOM! ANONYMOUS IS GAY

Kiitti laalaa,just tää oli se asia mikä kaiveli mun mielessä ja mille pohjalle mä perustin oman "oletukseni"

-Ei tätä sotaa näin voiteta.pojat..mennäänpäs tuon suon yli että heilahtaa!

[kumilusmu]

Mitä me tästä opimme?
Mitä insinööri ei tiedä, niin sitä ei tarvitse tietää<img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle><img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle><img src=icon_smile_big.gif border=0 align=middle>

Kiitos kaikille kaavanvääntäjille... en näköjään lintsannut sittenkään tunneilta.

Haavelin tuossa jonkun mönkijäviritelmän rakentamisesta josta kaikki sai alkunsa, ja tämä setti vastaa alkuperäiseen kysymykseen mainiosti.
(eli jos halutaan kevyt ja hyvä tehokesto kannattaa käyttää putkea melkein joka paikassa)

[Jörmelö]

Jollain jos olisi yhteyksiä asepajaan joka kanuunaporaa noita tykkejä, niin ei ois kolmen metrin mittaisen vetarinkaan poraaminen onkelma..Joskus jossain kuullut että joku oli joskus rangeen porauttanut orvarikeppeihinsä ennen karkaisua.