Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Moderators: jkien, Xilvo

Berichten: 1.007

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

oktagon schreef:Bedankt ,Sjakko,ik vermoedde al zo iets.

Probeerde dus mijn stukje pijp in elkaar te drukken,lukte volgens veerunster met 10 kg handdruk en gaf een draaimoment van 200 mm x 10 kg x 9,81 m/sec2 (!) ofwel 19620 Nmm en met die kracht drukte ik een stukje buis in elkaar met een breedte van 12 mm en diameter uitw. van 25 mm en wanddikte 3 mm.

Nb.Netto aandrijfas 12 mm en spoed 15%!
Hmm er gaat iets toch niet helemaal goed want ik kom een factor 10 verkeerd uit.

Arbeid:
\(F_{1}s_{1}=F_{2}s_{2}\)
met F1 de kracht die je op de bankschroef uitoefent en F2 de klemkracht van de bankschroef. s staat voor verplaatsing.

Voor s1 geldt bij een kleine hoekverdraaiing θ van de bankschroefas:
\(s_{1}=2 \pi \cdot D \cdot \theta \)
met D de armlengte. Voor s2 geldt
\(s_{2}=2 \pi \cdot d \cdot \theta \cdot S \)
met d de halve asdiameter en S het spoedpercentage (als decimaal geschreven).
\(F_{1}s_{1}=F_{2}s_{2}\)
dus
\(F_{1} \cdot 2 \pi \cdot D \cdot \theta = F_{2} \cdot 2 \pi \cdot d \cdot \theta \cdot S\)
dus
\(F_{1} \cdot D = F_{2}\cdot d \cdot S\)
\(F_{2}=\frac{D}{d\cdot S} \cdot F_{1}\)
Na invullen is dit ongeveer 22kN. Volgens de gemaakte formule moet dit zijn:
\(F_{max}=\frac{\pi bh^2}{6R} \cdot \sigma_{max}\)
Als ik dan neem

b=0.020m

h=0.003m

R=0.011m
\(\sigma_{max}\)
=220MPa (kweet niet welk materiaal het precies was)

kom ik op een kracht van een kleine 2kN. Dat is nogal een verschil. Misschien is de wrijving toch niet verwaarloosbaar? Sowieso lijkt me het een goed plan om een buis te testen die wel aan de eis voor de kromtestraal voldoet. Ik kan nu zo verder even niks bedenken. Ik heb wel een donkerbruin vermoeden dat de formule goed is. De site die ik noemde lijkt me toch wel betrouwbaar. Het is de website van "The University of Western Australia".

Berichten: 1.007

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Ik heb inmiddels bekeken of een deel van het verschil te wijten zou kunnen zijn aan de wrijving in het draad. De krachten op een stukje draad:

Afbeelding

Fm is de kracht veroorzaakt door het aandraaimoment.

Fn is de normaalkracht loodrecht op het draadvlak

Fw is de wrijvingskracht parallel aan het draadvlak

N is de normaalkracht in de bout (is direct de knijpkracht op de buis)
\(\sum F_{horizontaal}=0\)
-->
\(F_{m}=F_{n}sin\theta+F_{w}cos\theta\)
\(\sum F_{verticaal}=0\)
-->
\(N=F_{n}cos\theta - F_{w}sin\theta\)
Nu gebruiken:
\(F_{w}= \mu F_{n}\)
met
\(\mu\)
de dynamische wrijvingscoëfficiënt (ik beschouw de situatie tijdens het aandraaien, dan vandaar dynamisch), dan volgt
\(F_{m}=F_{w} \left( sin \theta + \mu cos \theta \right)\)
\(N= F_{w} \left( cos \theta -\mu sin\theta \right)\)
Fw elimineren:
\(N=\frac{cos \theta - \mu sin \theta}{sin \theta + \mu cos \theta} \cdot F_{m}\)
Uit momentenevenwicht haal je:
\(F_{m}=\frac{D}{d} \cdot F_{1}\)
dus
\(N=\frac{cos \theta - \mu sin \theta}{sin \theta + \mu cos \theta} \cdot \frac{D}{d} \cdot F_{1}\)
met
\(\theta\)
=spoedhoek(=
\(tan^{-1} S\)
)

D=arm van de kracht die Oktagon uitoefent

d=halve asdiameter (6mm)

S=spoedpercentage in decimalen (=0.15)

F1=de kracht die Oktagon op de bankschroef uitoefent

Als je nu F1=100N invult en
\(\mu=0\)
, dan kom je inderdaad op die knijpkracht van 22kN uit. Als ik nu de wrijving meeneem, dan neem de knijpkracht N vanzelfsprekend af maar niet drastisch. Tabelletje:
\(\mu\)
, knijpkracht N

0.00, 22.2kN

0.01, 20.8kN

0.02, 19.5kN

0.03, 18.4kN

0.04, 17.4kN

0.05, 16.5kN

0.06, 15.7kN

0.07, 15.0kN

0.08, 14.3kN

0.09, 13.7kN

0.10, 13.1kN

0.20, 9.24kN

0.30, 7.07kN

0.40, 5.70kN

Uit een tabelletje in m'n dynamicaboek haal ik dat de wrijvingscoëfficiënt voor gevet staal op staal ongeveer 0.05 bedraagt. Met aanwezigheid van wrijving neemt de knijpkracht dus met een kwart af. Daar lijkt me dus het verschil niet in te zitten. Tenzij de bankschroef van dhr Oktagon met een hamer moest worden ontdaan van het nodige roest, maar ik vermoed zomaar van niet. Zelfs droog staal op staal (
\(\mu=0.4\)
) levert nog geen factor 10 verschil op.

Ik stel voor om eens een ander pijpje te testen. Eentje die wel dunwandig is ten opzichte van zijn diameter.

Berichten: 4.502

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Bedankt voor al je moeite ,Sjakko.

Het gebruikte staal was volgens mij een stukje Fe 235 met een verzinkte coating.

De test is interessant en ik zal een ander stuk zoeken,ook andere metalen en je de data met mijn beperkte meetapparatuur laten zien (echte "empirisch!) :D

Ik heb een nogal behoorlijke bankschroef,ga alleen een betere veerunster-hierin zal de grootste onnauwkeuringheid inzitten-zien te vinden!

Berichten: 11

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Om er achter te komen wanneer de buis plastisch gaat vervormen heb ik deze tussen de trekbank gelegt. Hiermee kan ik ook een drukproef doen. Uit de grafiek die hieruit rolt heb ik gevonden dat de buis plastisch gaat vervormen bij 5kN.

Ik weet niet of iemand hier iets aan heeft, maar voor mij is het voldoende resultaat. Ik had namelijk alleen maar een indicatie van de benodigde kracht nodig.

Bedankt voor alle hulp.

Berichten: 1.007

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

TomZegers schreef:Om er achter te komen wanneer de buis plastisch gaat vervormen heb ik deze tussen de trekbank gelegt. Hiermee kan ik ook een drukproef doen. Uit de grafiek die hieruit rolt heb ik gevonden dat de buis plastisch gaat vervormen bij 5kN.

Ik weet niet of iemand hier iets aan heeft, maar voor mij is het voldoende resultaat. Ik had namelijk alleen maar een indicatie van de benodigde kracht nodig.
Hoe lang is die buis? En wanddikte is 2mm? Wat is de uitwendige diameter? Dan kan ik kijken hoe goed de formule uitkomt.

Berichten: 4.502

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Ik deed een paar heel ruwe drukproefjes als eerder met de bankschroef met de hiervoor vermelde gegevens.(handle 200 mm,netto aandrijfas bankschroef 12 mm en spoed 4 mm,dus tg = 0,106)

materiaal / uitw.diam / dikte /drukbreedte in mm /w in mm3 /indruk in mm /handlemoment in Nmm

geel gietkoper 16 / 2 / 9,5 / 12,66 / 0,2 / 15680

ijzer (Fe 235?) 22 / 1,2 / 12,5 / 6 / 1 / 6860

roodkoper

getr.pijpje 14 / 1 / 9 / 3 / 1 / 3920

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ben benieuwd wat je daaruit destilleert,Sjakko !

Berichten: 1.007

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Ik deed een paar heel ruwe drukproefjes als eerder met de bankschroef met de hiervoor vermelde gegevens.(handle 200 mm,netto aandrijfas bankschroef 12 mm en spoed 4 mm,dus tg = 0,106)
Die spoed die je nu noemt komt toch niet overeen met die 15% van eerder? Spoed van 15% betekent toch tan(spoedhoek)=0.15? Ik pak nu dan gewoon 0.1061 (niet dat het zoveel uitmaakt).

Voor de koperen pijpjes heb ik eigenlijk geen idee van de vloeispanning. Bovendien voldoen ze niet aan de eis voor de kromtestraal. Ik kijk dus alleen even voor die ijzeren pijp.

Volgens formule:
\(F_{max}=\frac{\pi bh²}{6R} \cdot \sigma_{yield}=213N\)
De kracht die jij aanbrengt bij wrijvingscoëfficiënt van 0.05 is
\(N=\frac{cos\theta-\mu sin \theta}{sin \theta+ \mu cos \theta} \cdot \frac{D}{d}\cdot F_{1}=7.4kN\)
Ik snap er werkelijk niks van. Weet je wel zeker dat die drukbreedte klopt? 750kg op een dunwandig ringetje van een halve duim lang en een duim breed vind ik nogal wat. 213N vind ik daarentegen nogal weinig.

Berichten: 11

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Hoe lang is die buis? En wanddikte is 2mm? Wat is de uitwendige diameter? Dan kan ik kijken hoe goed de formule uitkomt.
Inwendige diameter is 49.14mm uitwendige diameter is 54mm. Dus de wd is ongeveer 2,43mm. Ik heb de buis in een V-blok gelegd en er op gedrukt met een cirkelvormige vorm met een diameter van 20mm. De lengte van de buis is 110mm.

Als je nog meer informatie nodig hebt hoor ik het wel. Ben ook benieuwd of de formule klopt.

Berichten: 1.007

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Kijk, dat is fijn! Met

b=110mm

h=2.43mm

R=(54-2.43)/2=25.79mm

vloeispanning=485MPA (gehaald van deze site)

kom ik op een maximale kracht van 6.4kN uit. Daar is gezien de aannamen mee te leven denk ik zo. Bovendien kan dat pijpje wel gecoat zijn en is de wanddikte dus effectief kleiner; ik noem maar wat.

Ik zou overigens nog steeds wel graag willen weten wat er mis gaat met die bankschroef. Als ik uitga van geen wrijving (dus wrijvingscoëfficiënt is nul), dan gaat m'n formule over in:
\(N=\frac{1}{tan\theta}\frac{D}{d}F_{1}\)
Met onze gegevens zou dat uitkomen op
\(N=314 \cdot F_{1}\)
Geen wrijving dus kracht en verplaatsing zijn omgekeerd evenredig dus dat zou betekenen dat de reductie van de bankscroef 314 bedraagt. Dat is geen vreemde reductie. Mijn bankschroef heeft ook een reductie in die orde van grootte. Daar gaat het dus niet mis. Wat er nu nog aan de hand kan zijn:

- wrijving is extreem veel groter dan ik denk. (7.4kN-213N)/7.4kN, dwz 97% van de aandrijfkracht zou dan verloren moeten gaan, wat ik echt onmogelijk acht. Volgens mijn berekening was er door wrijving ongeveer een kwart verlies aan kracht. Dat lijkt me veel redelijker.

- er gaat iets mis bij het opgeven van gegevens/opmeten van de buis. Ik ga haast denken dat je een 10 maal zo lange buis gebruikt dan dat je opgeeft.

- kweet het verder ook niet

Berichten: 4.502

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Hallo Sjakko,

Alle buismaten zijn mm-maten,gemeten met een micrometer(schuifmaat!);alleen de krachten op de handle deed ik met een veerunster en daar zou veel fout mee kunnen gaan.

Op de veerunster worden kg.aangegeven en die bouwde ik om in Newtons door met 9,8 te vermeningvuldigen!

Het laatste getal van de spoed 4 was goed, de eerdere waren taxaties.Dus 4 mm verplaatsing van de as op een omtrek van pi x 12 mm van de as ,geeft ca.10% tg.

Berichten: 1

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Hallo oktagon,

is onderstaande afbeelding de juiste interpretatie van de afmetingen?
Krachten bij grijper.PNG
Krachten bij grijper.PNG (8.09 KiB) 912 keer bekeken
Groet,

Niels

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: Wanneer plastische vervorming bij knijpen in buis

Opmerking moderator

Het is niet waarschijnlijk dat op het eervorige, 11 jaar oude, bericht nog een reactie komt.

Reageer