Sterkte van een glazen schroefdraad

[Rickz]

Beste allemaal,
 
Voor een opdracht moet ik de maximale kracht op een glazen schroefdraad berekenen.
 
De diameter van de glazen cilinder is 80mm. Het schroefdraad steekt 1 mm uit en draait als het ware 2 draden van een driekwart cirkel (zie afbeelding).
 
Wat zou de maximale kracht hierop zijn voordat het afbreekt?
 
Alle hulp is welkom, ik kom er niet uit.
 
Met vriendelijke groet,
 
Rick

[Back2Basics]

Als het een stalen bout / moer combi zou zijn, zou je het dan wel kunnen berekenen?
 
- welke formules zou je kunnen gebruiken?
- welke gegevens zou je moeten hebben om het te kunnen berekenen?

[Rickz]

Het lijkt me dat ik de formule voor de gemiddelde schuifspanning moet berekenen.
 
tau = F/A
 
tau is gevraagd. (weet ik niet)
F is gevraagd. (wil ik weten)
A= ((3/4)*2) * pi*straal² = 1,5*pi*1600 = 7539,82 mm²
 
De maximale schuifspanning is 3/2* de gemiddelde schuifspanning.

[king nero]

Op welk oppervlak treedt deze schuifspanning op?
 
Je wilt toch de maximale axiale kracht weten die dit systeem kan opnemen, correct?
 
Kun je een dwarsdoorsnede schetsen en uploaden?

[Rickz]

Ik bedoel meer dit (sorry voor paint ). De maximale kracht op het draad. Het draad steekt 1mm uit en heeft een hoek van 60 graden.
 

Dwars.png (2.28 KiB) 807 keer bekeken

 
 

[king nero]

OK, da's duidelijk.
 
dan nu terug dezelfde vraag

Op welk oppervlak treedt deze schuifspanning op?
 

 
als je dat opp. hebt, en de max. toelaatbare waarde voor de afschuifspanning voor jouw type glas, heb je per definitie ook de maximaal toelaatbare axiale kracht. In de veronderstelling natuurlijk dat die kracht door beide stukken "draad" gelijk wordt gedragen...

[boertje125]

Hoe nauwkeurig kan je glazen schroefdraad maken ?
glas is bros en hoewel het best een hoge treksterkte heeft (ca.120N/mm2)
zal een kleine onnauwkeurigheid m.i zorgen voor bezwijken als je het daadwerkelijk vast draait
 
met een metalen schroefdraad is dit niet zo.
door het vloeien van het metaal zal de belasting zich gelijkmatig over de hele lengte van de draad verspreiden.
 
verder is de draad minder dan 1 volledige rondgang.
zodat excentriciteit ontstaat en een spanningspiek bij het begin van de draad als er een klemkracht opstaat.

[Rickz]

@King nero
Als het goed is, zou dit het oppervlakte moeten zijn.

A= ((3/4)*2) * pi*straal² = 1,5*pi*1600 = 7539,82 mm²      (Hierbij is de 1,5 de 2*een 3/4e schroefdraad)
 
Maar ik zou geen idee hebben wat de afschuifspanning voor glas is.
Uit vorige topics zie ik dat dit 62% van de treksterkte is. Dit zou dan zo'n 74,4 MPa zijn.
 
tau = F/A
74,4 = F/7540
F= 560962N
 
Is dit correct?
 
 
 
@boertje125 

Ik heb geen idee van de nauwkeurigheid van een glazen schroefdraad. Maar laten we uitgaan van een perfect schroefdraad.

[CoenCo]

Komt een schroefdraad-afschuif-oppervlak van 75cm^2 en een toelaatbare belasting van 56 ton, een beetje overeen met je verwachtingen?

[Rickz]

Ah wacht, ik doe iets heel stoms inderdaad.
 
A = A_{Cirkel-buiten} - A_{Cirkel binnen}
       (pi*40,5²) -  (pi*40²)
A =  5153      -   5026,55 = 126,45. 
2 * 0,75 cirkel komt dus uit op: 189,68 mm².
 
tau = F/A
F = 74,4 * 189.68 = 14111,82 N.
 
Lijkt dit er meer op?

[Rickz]

Is het dan ook nog van belang dat het oppervlakte schuin staat?
 
De hoek zal 30 graden zijn wat uit zal komen op een oppervlakte vergroting van 1,155/1.
Het oppervlakte zal dus uitkomen op 219,08 mm².
 
F= 16299,58N

[Back2Basics]

Op zich lijkt het erop dat je goed bezig bent. tau = F/A [MPa] dus je kunt de F uitrekenen als je de A en tau kent.
Heb je de goede A? In welk 'vlak' bevindt dit oppervlak zich?
Kun je ook een detailtekening maken van (een stukje van) de cilinder, het schroefdraad, en de kracht?

[Rickz]

De lengte van het draad op de schuine zijde is dus 1,155mm.
 
 
Ik weet dus ook niet of die tau wel correct is..

[Back2Basics]

Prachtig!
We nemen maar gewoon even aan dat de door jou gevonden tau correct is. Dat de afschuifsterkte ongeveer 62% van de treksterkte is, klinkt ook goed. Stel die dan op 75 [N/mm^2] - dat rekent gemakkelijker dan [MPa].
 
"De lengte van de draad op de schuine zijde.." kan ik niet heel goed plaatsen. Wellicht bedoel je iets anders? Het kan wel iets te maken hebben met 2/3*Sqrt(3).
 
Maar, in welk VLAK wordt er nu afgeschoven? Wat is daar -zo ongeveer- het oppervlak van?

[Rickz]

Om mijn paintskills nog maar eens te laten gaan Ik denk dat je dit blauwe vlak bedoeld? Anders snap ik even niet wat je bedoeld.
 
De lengte daar van is 1,155. (Cos 30^o = 1/s)
 
Dus het oppervlakte zou dus, volgens mij, 219,08 mm² zijn..