Hjälp med hållfasthetsberäkning

[Robban_C]

Behöver hjälp med hållfasthetsberäkning. Anledningen till att jag lägger frågan i OT-forumet är givetvis att det i detta fall ej rör hoj. Om nån moderator tycker att ämnet trots det hör hemma i mekforumet så blir vi säkert tvångsförflyttade.

Läget är att jag ska tillverka 2 st ramper för att köra upp en minigrävare på ett traktorsläp. Konstruktionen kommer att bestå av stående rektangulära rör på sidorna med kvadratiska rör på tvären. På de kvadratiska rören ska alltså maskinen köra och de rektangulära ska bära alltihop och nu börjar vi närma oss problemet.
Vill inte ha "järnvägsräls" till de bärande rören eftersom de blir så klantiga att hantera (och dyrt att köpa material) men de ska givetvis vara tillräckligt kraftiga (och ha tillräcklig marginal för snedbelastning etc).

Så nu behöver jag alltså veta följande:
Låt oss föreställa oss ett kvadratiskt eller rektangulärt rör vilande på ett underlag i var ände. Mitt på röret hänger vi en vikt, X kilo. Röret har bredden B, höjden H, längden L (som i det här fallet blir 3 m) och godstjockleken T. Nu vill jag veta vad X blir när röret böjer sig.

Ytterligare ett dilemma är att jag inte vet hållfastheten (heter det sträckgräns??) för materialet i röret (vanligt billigt stålrör, inte något speciellt material alls) men jag antar att nån här på SH vet det.

Alltså:
Hur ser formeln ut som utifrån B, H, T, L och hållfastheten ger X?
Nån som har nån idé om hur mycket marginal man bör sikta på? Dubbla styrkan mot normal last?

För övrigt känns det som om B ska vara nånstans runt 40 mm, H runt 80 mm och T runt 4-5 mm för att klara en maskin om 3,5 ton (som alltså fördelas på totalt 4 sådana rör) men i det här fallet vill jag inte gå på enbart känsla (som annars brukar räcka skapligt). Tvärrören bör nog bli 20x20x2-3 mm eller nåt sånt. Avser att klä "körbanan" med sträckmetall för att få fäste ordentligt för larverna.

Och det värsta av allt är att det är halvbrått, planerar att köpa material under veckan och bränna ihop detta under helgen.

Please! Jag litar på er därute!

 

[Pebl]

Har tyvärr formelsamling mm på jobbet men jag kan ju försöka komma ihåg det tills i morgon. En givande input borde vara hur långt larvbandet är om man skall räkna på utbredd last. (å andra sidan kan man ju räkna med punktlast mitt på eftersom det är värst)
Längden på tvär-rören vore bra också, fast är bandbredden likasamma borde det inte spela så stor roll iofs.
Om man utgår från vanligt bonnjärn borde man kunna få fram en acceptabel maxlast.
De dimensioner du nämner låter dock vettigt.

Brorsan kör upp en Bobcat 443 (1200kg) på 2.5m långa ramper som är 30x60x3 med blå "vattenledningsrör" på tvären emellan med ett avstånd av cirka 20cm, funkar utmärkt.
Säkerheten bör vara minst 2ggr

 

[Robban_C]

Inte ens en halvtimme har gått och vi är redan en bit på väg

Hjulbas undervagn (dvs den "flata" längden på larven mot marken) är 1600 men jag tänkte nog satsa på att göra ramperna tillräckligt stadiga för full punktlast mitt på eftersom jag inte har 100% koll på tyngdpunkten på maskinen. Om man nån gång larvar upp med ett ovanligt tungt redskap (eller med fullt utligg, fråga mig inte varför) så blir det nästintill punktlast i alla fall. Lika bäst att dimensionera för det.

Bandbredd 300, tänkte göra ramperna 400 eller möjligen 500 mm breda (får ju dikteras av hur många tvärrör man får ut ur 6-meterslängderna). Såvitt gäller tvärrören så lär man nog räkna på all belastning mitt på eftersom larverna i viss mån ger med sig, underrullarna sitter ju mitt i larven. Iofs är det stålförstärkning inuti larven men jag vet inte hur stadig eller bred stålförstärkningen är.

Längden 3 m styrs av halva 6-meterslängder. Måste ju ha ekonomi i materialåtgången.

En snutt ur den där formelsamlingen skulle allt smaka mumma!!

 

[Josafan]

Har heller inte min formelsamling framför mig, men det finns en formel för böjning inom hållf. läran.

En enkel skiss skulle nog förenkla din förklaring lite, behöver inte vara ngt fancy, men principiell, jag tror att jag fattar men ändå.

Skall du kunna flytta rampen? I så fall med vad, för den lär ju inte bli så lätt iom att den skall hålla för 3,5 ton.

Well, skall leta upp formelsamlingen så skall det inte vara såå svårt. Traditionellt stål brukar väl tituleras SS1412 om jag inte minns fel.

/F

Om du är ok i matte så leta upp en Karlebo formelsamling(på bibblan kanske?) eller liknande och knappa lite på räknaren.

Ädit: Om du skulle sätta ett extra stödben i kvadratisk PROFIL (rör är runda ) i mitten på rampen från sidan sett, så skulle du unvika rätt mkt av din böjproblem iom att du halverar längden mellan stöden. Inte mkt extra material och inte mkt dyrare antar jag.

 

[Robban_C]

Ramperna (dom blir ju två st) ska kunna flyttas med handkraft, måste ju kunna lägga upp dom på flaket. Har iofs maskinen att flytta dom med men blir dom så tunga så är dom misslyckade.

Stödben halvvägs förutsätter att ramperna är ledade på mitten eftersom underlaget kan variera. Det bidrar till markant ökad komplexitet.

Tror att stål till profiler heter SS13xx men det kan vara fel.

Karlebo etc:
Jo, matte är inga problem men hinna till biblioteket? Så jag tänkte att nån här på SH har säkerligen koll. Den samlade kompetensen brukar ju vara rätt imponerande och det har ju gått rätt bra så här långt i alla fall.

 

[Starstriker]

Vad vill du veta egentligen? Hur mycket du kan lasta en profil med givna mått?
Eller är det nedböjningen du vill veta?

Godstjockleken spelar ganska stor roll här.

Vad väger traktorn? Kan det kanske räcka med två rejäla slipers?
Det är ju en enkel lösning annars.

 

[Pebl]

Ok, inte varje dag man räknar på balkupplägg men´efter lite gluttande i Karl Björks formelsamling (bibeln):

Först tar man ut max böjmoment.
Mmax=(FxL)/4

Böjspänning (Gb) = Mmax/W
Ur detta kan man få fram W (W=M/Gb)
böjspänningen skall vara mindre än sträckgräns! (Gb<Gs)

Sträckgräns får man ur materialet, (Gs)
Är 210N/mm^2 för ss1312 och 250N/mm^2 för ss1412

För dubbel säkerhet kan man säga Gb=Gs/2

Sedan gäller det att hålla reda på sorten,
Gb i N/mm^2
M i Nm
W i cm^3

Efter diverse mickel kan man få ut W, sedan får man kolla i en tabell över balkar där W finns angivet och välja en lagom balk.

 

[Robban_C]

Vad vill du veta egentligen? Hur mycket du kan lasta en profil med givna mått?
Eller är det nedböjningen du vill veta?

Godstjockleken spelar ganska stor roll här.

Vad väger traktorn? Kan det kanske räcka med två rejäla slipers?
Det är ju en enkel lösning annars.

Det jag vill veta är vad för balk jag ska använda men det är ju indirekt "Hur mycket du kan lasta en profil med givna mått", sen sätter jag bara in tillgängliga mått i ekvationen tills det går ihop sig. Jag vet ju i vilket härad jag ska vara så jag behöver ju inte räkna hela dagen tills jag fått ihop det.
Nedböjningen i sig är ointressant. Jag vill alltså veta vid vilken vikt en given balk havererar.

Traktor? Tina sade också "Jaså, en traktor" om en grävmaskin.
Nåja, den väger ca 3,5 ton.
Slipers går bort med en gång. Det skulle iofs vara en snabb lösning men dom har följande nackdelar:
*För "odefinierade", dvs man är för beroende av att dom kan variera i skick och därmed i hållbarhet. Om en slipers torkar ur mer så minskar segheten etc.
*För korta. Åtminstone enligt mitt kassa minne och ögonmått.
*För smala. Återigen minnet och ögonmåttet.
*För höga, dvs för hög kant i bakkant. Går iofs att klättra upp på kanten men det ska ju vara smidigt att använda också. Och fasar man bakkanten på undersidan så blir dom brantare.
*För tjocka i lastning. Dvs dom ska ju med på vagnen.

Slipers går alltså bort även om det i övrigt var bra tänkt.

Sen är nog höjden på balken ännu viktigare än godstjockleken men det finns ju ytterligare en faktor att ta med: Med jättetunnt gods så kommer balken att få massa transportskador och därför så småningom haverera eftersom dessa skador ger brottanvisningar. Eller rättare sagt "böjanvisningar".
Dvs även om en 200x40x0,5 mm balk antagligen klarar lasten så blir den skadad första gången man kastar den på backen (och det gör man ju förr eller senare). Och när den väl är tillbucklad så är den väsentligt försvagad.



Pebl:
Nu börjar det arta sig. Dock är formlerna knöliga för mig, bl a för att jag inte har koll på vad enheterna är för nåt. Dvs vilka mått jag ska sätta in var osv.
Jag är antagligen för praktiskt lagd för att reda ut detta på egen hand.
Går du (eller nån annan) i land med att hjälpa mig att räta ut frågetecknen? Please?
Får jag bara in mina mått nånstans så ska det nog gå.



UrbanTiger:
Jo, jag vet att egenvikten egentligen ska tas med men den är så liten jmf med lasten att den känns som försumbar i detta fall. Vikten på ramperna hamnar antagligen runt 40-50 kg/st och lasten alltså 1750 kg/ramp, alltså är egenvikten 2,8% av lasten. Då känns det som om egenvikten kan få drunka i decimalfelen och marginalerna så att säga.
Men det är helt korrekt att egenvikten påverkar och jag hade från början inte ens en tanke på det.

 

[KaliZ]

J-kligt vansligt när du inte har någon sträckgräns på materialet i fråga. Men som nämns ovan ska du inte förutsätta högre än 200MPa iaf...den saken är säker! Se dig inte helt blind på materialet heller, utan var någa med att svetsarna är ordentligt utförda. EDIT: det var nog inget som skulle svetsas såg jag sedan...

Släng upp en skiss på hur du tänkt dig så ska jag se om jag kan hjälpa dig på traven en regnig dag.

//KaliZ

 

[Robban_C]

Jojo, dom ska svetsas. Dvs balkarna som ska bära ska endast svetsas vad gäller ändarna så att dom dels passar bra mot flaket och dels får ett gynnsamt anligg mot marken men den delen fixar jag, inga problem. Dessutom ska ju tvärpinnar svetsas mellan balkarna men det är heller inga problem. Ramperna kommer kort sagt att se ut ungefär som stegar.
Och ja, jag fixar svetsningen. Det är det absolut minsta bekymret kan jag säga.


Jag har fått lite idéer från annat håll (har ju även vänner in real life! ):
Balkar: U-balk (UPE 100), höjd 100, bredd 50, materialet blir då 6-7 mm tjockt i över- och underkant (dvs i det som normalt sett betraktas som sidor) samt 4-5 mm i sidorna (dvs i botten).
Stegpinnar: Vinkeljärn 45x30x4 eller 40x40x5.
Dessa ramper skulle väga bortåt 75 kg/st. Mycket vikt men det går snabbt att tillverka dom.
Min kommentar är att det verkar rätt kraftigt men å andra sidan så smakar marginaler gott.
Övriga kommentarer?

 

[GuW]

När jag krattade jord åt kommunen som sommarjobb lastade dom grävarn på lastbilsflaket utan ramper.

Dom satte skopan på flaket, tryckte upp maskinen i framkant, böjde in stickan och larvade fram tills banden stog på kanten av flaket, sedan snurrade dom runt och tryckte upp maskinen i bakkant och larvade på.

Han var IOFS hårdkokt norrlänning

Midsommardagen ägnade jag åt att gräva bredband med inhyrd minigrävare, den lastades på typ vanlig biltrailer utan ramper endast två fyrkantiga klossar en halvmeter ut från bakkanten på släpen, då stegrade banden lagomt för att klättra upp på släpen.
(släpen såg ut som en vanlig boggiebiltrailer, men var hade en totalvikt på 2.5 ton, förmodligen var det ändå överlast eftersom ett av däcken exploderade, vi drog med en vanlig PU som man får dra 750kg med B...)

 

[Pebl]

Jaa, faktikskt är det mer vanligt än ovanligt att minigrävargubbarna "klättrar" upp på flaket utan ramper vad jag sett, men det beror väl lite på storleken på maskinen.

Nackdel med UPE-balk är att de är ganska vingliga i sidled (å andra sidan sitter de ju mitt emot varandra så det skulle kunna gå ändå. Dock kan de vara för klena...

Gjorde ett snabt överslag på jobbet idag och jag kommer inte ihåg exakt men jag tror det blev nåt i stil med 120x80x6.3 dimension på balken, lite större än vi trodde först (kan även diskvalificera UPE-balken) skall kolla imorron om jag hinner...

Grejen är den att när man använder standardbalk har dessa förutbestämmda värden som exempelvis böjmotståndet, därför behöver man bläddra i tabeller.

Enligt standard används ss1312 eller ss1412 i vanligt VKR/KKR-profil så sträckgränsen är inte så svår att ta reda på, 210Mpa (N/mm^2) för ss1312
(sedan heter det inte ss1312 längre, nu kör man med ett EN-nummer typ S355J2HO)
Får jag till en beräkning skall jag försöka skanna in den efteråt.

 

[Robban_C]

GuW:
Jo jag har funderat på att klättra upp och ner. Börjar man med att ställa ner schaktbladet max (givetvis riktat bakåt) och drar in lastbilen/traktorn och kärran under maskinen så får man ett par decimeter "gratis" men det känns ändå rätt äventyrligt.
Diskuterade detta med en lirare som gjorde på det viset, han hade provat med att ha bilen på parkeringsbromsen och sen göra så som du skrev (dvs larva fram till bilen med skopan på flaket) men vågade inte svänga runt pga den stora vinkeln så han ställde ner bladet bakom maskinen och drog in bilen under larverna med skopan. Känns äventyrligt eftersom man inte vet hur traktorn och kärran står kvar. Jag har nämligen converter på traktorn, det går alltså inte att ställa den på växel heller. P-broms eller frirull.
Felet kanske ligger i att jag inte är norrlänning. Eller att jag har slantat maskinen själv (ist f en arbetsgivare).

Och det där med biltrailer går bort till en 3,5t maskin.
Läget är ju att traktorkärran har 3-vägstipp och alltså kan komma till nytta till annat än enbart maskintransporten, annars hade ju en lågbyggd kärra specifikt för ändamålet varit smidigt.


Pebl:
"lite större än vi trodde först "
Japp, kom på det jag också. Har en motorlyftställning i vilken jag lyft runt 400-500 kg (Olds 394 med 4-stegslåda). Då sviktade överliggaren lite lätt, dock inte alarmerande. Ska mäta under dagen men har ett svagt minne av 80x40x5 och längden bör vara runt 3 meter.

Du får gärna bläddra lite i tabeller eller nåt sånt om du hinner. Jag har inte ens tillgång till tabeller etc och än mindre fattar jag hur jag ska använda dom. Som sagt, gravt praktiskt lagd men klarar av teori också, detta går dock över min skalle.

 

[Pebl]

Hm, ja nu har jag i alla fall gjort beräkningen men åkte på övertidsjobb och glömde den naturligtvis på jobbet.

Nåja, 120x80x5 skall räcka tror jag att jag fick fram.
120x60x6.3 tror jag var preeciiis lite för klen. man kan ju chansa iofs.

I det fallet räknar jag med dubbel säkerhet och en balk som ligger som en bro mellan två bockar, en i var ände. Lasten lägger jag mitt på balken. Altså ett extremt fall som du egentligen aldrig kommer få eftersom din ramp kommer att luta + du har utbredd last, skadar dock inte att vara på den säkra sidan.

Tvärbaklarna har jag inte kollat på men om du lägger dem mellan huvudbalkarna så att bandet går både på huvudbalken och tvärbalken behöver de ju inte vara så kraftiga. 40x40xnånting

Jag tar naturligtvis inget ansvar för att det håller....

 

[Robban_C]

Jag lägger absolut inget som helst ansvar på nån annan än på mig men jag är innerligt tacksam för den hjälp jag får.

Och säkra sidan smakar gott!

Jag kommer inte att hinna börja med detta förrän efter helgen (är kommenderad på 40-årsfest och då vet ni ju hur det brukar sluta ) så ta det lugnt o fint. Har inte hunnit dona ett enda med detta idag och hinner inte mer än några timmar i morrn.
Lugnt o fint!

Tänkte göra innerbredden 350 eller möjligen 400. Larverna är 300 breda. Lägger jag stegpinnarna mellan balkarna så har jag möjlighet att genom varierande höjd få en mjukare övergång mellan ramp och flak. Inte för att larverna är direkt känsliga men i alla fall.