[kapa256]

Дали странное задание на работе. При контроле геометрии ТВС ( сборка шестигранная труба-чехол с хвостовиком) устанавливается в стапель( хвостовик вставляется в калибр с натягом) , а затем извлекается . По ТУ максимальное усилие 490 Н. При проверке произошло превышение усилия. Начальство считает, что виноват хвостовик, и просит посчитать отдельно для него максимальное усилие извлечения. Эта цифра 490 Н взята неизвестно откуда, никто не знает(( Будет ли правильным просто выесть из 490 Н вес чехла ТВС?
Не знаю,куда еще обратиться, я все уже забыла(

[STAJOR]

Сообщение от kapa256 Будет ли правильным просто выесть из 490 Н вес чехла ТВС

Чтобы ответить на вопрос про выедание веса чехла, конструктору нужен хоть какой-то чертёжик, извините...

[Fogel]

Усилие извлечения зависит от силы трения, а та, в свою очередь от давления и коэффициента трения. Давление звисит от разницы размеров. Посему, а) придумали как "расслаблять" стапель перед извлечением (прорезь и болт) б) проверили качество поверхностей в) намазали поверхность солидолом

[kapa256]

Во вложении чертеж и картинка.
Fogel, благодарю за советы.
Как происходит это измерение, ТВС подвешивают в устройство вертикально, и плавно опускают в стапель, а затем также плавно извлекают. Усилие измеряется динамометром.
На хвостовике есть пружины-уплотнения,которые при установке в стапель прижимаются и тем самым все держится. Но все должно легко вставляться и извлекаться.
Разница между диаметром хвостовика и внутренним стапеля 0,5мм. Коэффициент трения принимается 0,5.
Я не могу понять откуда взята цифра 490 Н, к чему привязаться.
Пока план такой, вычисляю силу трения в стапеле( зависит от давления при посадке с натягом и коэффициента), я могу вычислить минимальное усилие для извлечения хвостовика, а как же тогда вычислить максимальное?

[Малевич]

Сообщение от kapa256 Во вложении чертеж и картинка

Нету картинки. Расширенный режим - управление вложениями.

Сообщение от kapa256 опускают в стапель... Разница между диаметром хвостовика и внутренним стапеля 0,5мм... вычисляю силу трения в стапеле( зависит от давления при посадке с натягом

Ничего не понял: зазор 0,5 или натяг?

[ratay]

490Н - это вес массы 50кг, может, просто совпадение. И согласен с Малевич: без картинки не понять. 0,5мм для натяга многовато, а если такой зазор - откуда трение?

[kapa256]

Сейчас видны вложения?
с натягом, диаметр хвостовика ( в месте где на нем навита проволка) больше внутреннего диаметра стапеля.

----- добавлено через ~5 мин. -----
На хвостовике навиты так называемые уплотнения- в виде проволоки, вот эта проволока( спираль) контактирует со стапелем. И начальство считает,что хвостовик бракованный,а проверить уже нельзя. Входной контроль все комплектующие прошли успешно.
Высказали предположение,что 490Н это максимальное усилие перегрузочного механизма в реакторе, но что то не вериться. Сами реактрощики утверждают, что больше раза в 3.
Дело в том,что техпроект утерян, а там все расчеты были. полный бардак.
масса ТВС -всей сборки 10,5 кг, масса хвостовика 1,49 кг.

[Fogel]

Делаем вывод: усилие создается неким упругим элементом ака проволока-уплотнитель. Усилие обеспечивается при сжимании этой самой проволоки на 0,5/2мм на сторону. Очевидно что давление при этом должно быть 100 кг суммарное, 16 кг на сторону. В чем проблема сжимать и мерить динаммометром есть ли там это усилие?

[ratay]

Для такой схемы нагружения все достаточно просто: усилие извлечения Р={P_1}+{P_2} ,
где P_1 - вес сборки,
P_2 - сила трения.
P_1=m*g={10,5}*{9,8}
P_2={P_1}*f
f - коэффициент трения, вы сами задали f=0,5. Получается намного меньше 490Н, поэтому ищите, где что у вас клинит.

----- добавлено через ~15 мин. -----
P.S. Тут ведь не обычная посадка с натягом, и здесь коэффициент трения скорее всего считается относительно осевой силы, а здесь сборка опускается под собственным весом, т.е. осевая сила не больше собственного веса сборки.

[Fogel]

так, давайте все же уточним. По чертежу пружина стенок не касается, а по размерам вроде бы должна... Если пружина круглая, то на сжатие в закрепленом виде у нее будет одно усилие, а вот если сможет провернуться, то совсем другое.
P.S. витки неправильно отрисованы

[Liukk]

Вопросы
1. На чертеже все сделано как то странно. диаметр 31,1 непонятно от чего задан.
2. Как вы собираетесь изготовить пружины с точным наружным диаметром? После навивки на калиброванный стержень будет "отдача" проволоки и наружный диаметр пружины увеличится. Ещё, пружина изменяет свои размеры (длину, шаг и диаметр) при деформациях растяжения- сжатия.
3. Допустим, пружину с точными размерами изготовили и навили её на хвостовик. Чтобы при вставке хвостовика в стапель пружина работали как некий "фиксатор" она должна пружинить по наружному диаметру. Я это слабо представляю. проволока должна будет двигаться по винтовой линии пружины, и тут трение будет очень большим и прогнозировать силу этого трения просто невозможно, особенно, если конец пружины будет вгрызаться в тело детали. Коэф-т трения будет варьироваться от стандарных 0,1 до максимально возможного.

Пружинные стопоры делают совершенно другим способом. См. трёхтомник Орлова т3. стр.268...275 Фиксаторы. Там и расчёт усилий приведён (на стр.270) Фиксация может быть не жёсткой, а трением фиксатора о стенки, в этом слчае трение более прогнозируемо, чем в вашем варианте.

[ratay]

Насколько я понял ТС, надо разобраться с имеющейся конструкцией, не меняя ее. А если надумают переделать - там столько вариантов один не хуже другого. Бери и делай, а не трать время на форум, не получилось - попробуй по другому, все равно в результате быстрее будет. А здешний коллектив может и неделю пообсуждать.

[Малевич]

Сообщение от Liukk проволока должна будет двигаться по винтовой линии пружины

Тоже ломал голову, высчитывая удлинение пружины при уменьшении её внешнего диаметра. По некоторому размышлению пришёл к выводу, что по спирали скручивается только погружаемый/извлекаемчй в калибре виток, а те, что внутри гильзы, будут работать лишь на распор. Вот с этим распором впал в нек. ступор, поскольку диф. исчисление давно и успешно забыто. А если принять пружину как набор отделных разрезных колец, так выходит совсем не комильфо, поскольку теряем граничные условия.
Если совсем по-простому, можно оценить следующий алгоритм:
1. Принять малый участок пружины как некую балочку, находящуюся под действием распр. нагрузки q со стороны стенок гильзы. В первом приближении забыть, что это стержень большой кривизны, у которого центр изгиба смещён.
2. Чисто геометрически получить стрелы прогиба выделенного учаска (пусть он будет не дельта эль а, скажем, 1 мм) в свободном и обжатом состоянии. По разности этих величин можно судить о величине прогиба под нагрузкой.
3. Записываем ур-ние прогиба как для балки с защемл, нет - свободно опертыми концами: те самые 5/384 куэль в четвёртой. Подставляя прогиб из п.2 находим q. Умножаем его на длину спиральной линии и получаем суммарное усилие распора.

ЗЫ: знаю-знаю: взял уравнение параболы ^4, а тут изгиб чисто по дуге. И куда моменты на опорах делись? А ведь именно они расправляют витки по радиусу. Увы, на этом тоже застрял, но, может, для прикидки и прокатит. Иначе придётся дополнительно учитывать краевые моменты, сочинять диф. уравнение, интегрировать в чём, повторюсь, не силён. Или кто из более сведущих коллег подскажет; иначе тут Тимошенко нужен.

kapa256, а полирнуть витки не пробовали? (если пружина без покрытия). И/или чуток смазкой пройтись.

kapa256, желательно выкладывать dwg в 2004/7 формате а то, понимаете ли, не у всех... И viewer как назло бастует.

[uraltay]

Рассмотреть чертёж не удалось. Домыслы: если хвостовик тянет пружину внутрь калибра, то часть вне калибра будет свободно вращаться из-за удлинения проволоки, а если хвостовик пытается затолкать пружину, то это совсем другое. ТС надо бы показать конструкцию попонятней.

[Малевич]

Слегка поразмыслив, уразумел, что предожил полнейшую ахинею: под действием внешней нагрузки q выделенный участок спирали будет стараться распрямиться, а вовсе не загнуться на меньший радиус. Значит, требуется учитывать благополучно забытые моменты, а также поперечные силы Q на границах участка.
Пардон за приведенный выше трактат, но удалять его не стану; может, на какие разумные мысли наведёт.

----- добавлено через ~18 мин. -----

Сообщение от uraltay если хвостовик тянет пружину внутрь калибра, то часть вне калибра будет свободно вращаться из-за удлинения проволоки, а если хвостовик пытается затолкать пружину, то это совсем другое.

Тут стоит обратная задача: оценить усилие извлечения хвостовика, и тогда да - вне калибра свободное вращение, а витки внутри неподвижны, то бишь не крутятся.
Чертежа, правда, тоже не вижу.

[uraltay]

Сообщение от Малевич Тут стоит обратная задача: оценить усилие извлечения хвостовика

Опять же потеоретизируем. Если угол наклона винтовой линии пружины мал, то при извлечении будет самозаклинивание пружины, а при определённом угле самозаклинивание прекратится. Т.е. усилие извлечения будет зависеть от этого угла. При максимальном диаметре отверстия калибра и минимальном наружном диаметре пружины и будет максимальное усилие извлечения. Коэффициент трения для конкретных деталей можно определить экспериментально.

[Liukk]

Есть предложение - вместо пружины использовать набор разрезных проволочных колец, и все вопросы, которые я перечислил выше, отпадут сами собой. Вот только по рекомендациям П.И, Орлова кольцо желательно сделать овальным, так оно будет оптимальнее прижиматься к цилиндрической поверхности, но это не особенно тяжело сделать.

[kapa256]

Ого, сколько всего -всяких предложений))Спасибо большое
Извините, на работе нет сюда доступа, только дома
Чертеж переведу в нормальный Автокад.
ratay
Абсолютно верно
По поводу пружин. Их предназначение все таки в другом, они при постановке ТВС в реактор прижимаются к хвостовику и препятствуют "паразитным" протечкам теплоносителя( в хвостовике есть запиточное отверстие),
Мы собираем ТВС из готовых, очень сложных дорогущих комплектующих,хвостовик приходит уже с навитыми и приваренными пружинами. На хвостовике их две, каждая одним концом приварена к хвостовику, другой конец свободный. при постановке ТВС в стапель она должна практически под своим весом туда входить и извлекаться, никаких смазочных материалов там нет.
Суть вопроса в чем:
Известно максимальное усилие извлечения всей ТВС из стапеля F=490Н, вес ТВС m=10,5, коэффиициент трения f=0,5
Если испытывать таким же образом только хвостовик массой m=1,49 кг, можно ли принять максимальным усилием извлечения только хвостовика N= 490Н-вес ТВС без хвостовика? Или надо еще момент посчитать??( не знаю))
Опять же склоняюсь к версии ratay
Зачем все это надо: сначала проверяют все комплектующие на входном контроле- в данном случае хвостовик( сборочная единица) был проверен кольцами- калибрами- все в порядке.
Затем собирают ТВС, в конце приваривают хвостовик.
Затем идет приемочный контроль ТВС, в которую входит контроль геометрии- входимость в стапель. Так как ТВС ее не прошла- ее бракуют, она стоит оооочень дорого. Чтобы не запарывать целую ТВС, начальник комплекса предложить ввести такой входной контроль для хвостовика, т.е. проверять его в стапеле, и на начальных стадиях отбраковывать.
Лично я считаю эта идея неверна, потому что причина не в хвостовике. Сейчас совсем запутаю).

----- добавлено через ~1 мин. -----
P.S. ОДин раз сделала им расчет на коленке динамических нагрузок при падении ТВС, теперь я считаюсь наикрутейшим расчетчиком в отделе, ппц какой то.

----- добавлено через ~8 мин. -----
Чертеж выполнен условно, пружины там верно показаны.

----- добавлено через ~9 мин. -----
В смысле диаметр стапеля меньше чем диаметр пружин

[ratay]

kapa256: не обращайте вы внимания на рассуждения по поводу дифференциальных уравнений. Формулы важны, но их должно быть как можно меньше. Вам нужна верхняя оценка, поэтому плюньте и на коэффициент трения. Если сборка ТВС садится на место под собственным весом, то сила трения не может быть больше этого веса, т.е. F<m*g={10,5}*{9,8}=103Н. При извлечении ТВС складывайте силу трения и вес ТВС, сила не может быть больше P=2{m*g)=206Н. Запас почти 2,5 , поэтому момент можно не учитывать. Если что-то не так, не забивайте голову формулами, а смотрите, где клинит (цепляется).

[uraltay]

ratay,

Сообщение от kapa256 хвостовик приходит уже с навитыми и приваренными пружинами. На хвостовике их две, каждая одним концом приварена к хвостовику, другой конец свободный. при постановке ТВС в стапель она должна практически под своим весом туда входить

Похоже, на то, о чём я говорил выше:

Сообщение от uraltay если хвостовик тянет пружину внутрь калибра

Т.е., если пружина приварена нижним концом.

Сообщение от uraltay Если угол наклона винтовой линии пружины мал, то при извлечении будет самозаклинивание пружины, а при определённом угле самозаклинивание прекратится. Т.е. усилие извлечения будет зависеть от этого угла.

[T-Yoke]

Когда-то давно, пришлось мне занимать стендом для разборки инструментов для обрабатывающих центров.
После второй неудачной попытки сделать его, мы просто испытали на усилие раскрытия при медленном вытаскивании инструмента типа "концевая фреза" из оправки.
Оказалось некоторые инструменты вытаскивались при усилии ни много, ни мало, аж 23 тонны (двадцать три) !!!

[ratay]

В подобном случае должен помочь маленький вибратор (скажем, пьезоэлектрический). Двадцать лет назад найти такой было непросто, сейчас, думаю, проблем нет. Насчет частоты ничего сказать не могу. Но поскольку сборки ТВС дорогие, деликатные, это может быть оправдано. Сам вибратор можно сделать портативным, накладным. Впоследствии может и еще где пригодится.

----- добавлено через ~2 мин. -----
P.S. То есть на усилие извлечения мы накладываем поперечную вибрацию.

[Малевич]

Сообщение от ratay сила не может быть больше P=2{m*g)=206Н

Если хвостовик садится своим весом 10,5 кГ, о чём, к сож. нигде не упомянуто, а усилие извлечения превышает 490 Н (по отзывам эксплуатации - в неск. раз больше), то никакие школьные знания о m*g и f не помогут в решении изначального вопроса:

Сообщение от kapa256 посчитать отдельно для него максимальное усилие извлечения. Эта цифра 490 Н взята неизвестно откуда, никто не знает

Попытка аналитически разобраться в ситуации не задалась, хотя, возможно, пружины и вовсе не считались, а подбирались уже в металле последовательными итерациями по D и d, чтобы вписаться в ТУ. Откуда изначально взялись 490 Н - хр. з.; возможно, это максимальное усилие на извлечение стержней вручную в ситуации, когда манипулятор бастует.
Кмк, достаточно правдоподобной выглядит версия uraltay о возможном расклинивании витков при определённой их геометрии и закреплении, но такое не подсчитаешь и к делу не пришьёшь, а рацух по типу колец, вибраторов и пр. можно накидать предостаточно, только ТУ и конструктив по мнениям с форума никто менять не станет.
kapa256, попутные вопросы:
1. Это первый такой случай или были уже преценденты? Если были, то как там дела с этим "показателем извлечения"?
2. Пытались ли замерить усилие погружения того же хвостовика в стапель?
3. За момент вообще ничего не понял: это как - сильно вбок тянуть надо?

Допускаю, что руководство правО и имеет место быть нарушение геометрии хвостовика - скажем, несоосность/перекос пружин после их приварки. Но тогда и погружение должно быть затруднено.
Двг 2010 по-прежнему не вижу, а на мелкой картинке ни черта не разобрать.

[GeNicK]

Если предположить, что пружина расположена в винтовой канавке с большим зазором и закреплена нижним концом, то при вдвигании закреплённым концом вперёд трение небольшое. При вытаскивании пружина заклинивается из-за уменьшения шага и увеличения диаметра.

[Fogel]

Попробовать произвести опыт: повернуть сборку на небольшой угол в процессе извлечения (по ходу спирали!) Если усилие немедленно упадет, значит проблемы наблюдаются все же с подклиниванием пружины, если ничего не изменится, то или геометрия хвостовика (несоосность - когда садится то под своим весом отклоняется от вертикали, а когда тащите, то клините, бо усилие вверх) или конец пружины где-то играет

[АлексИ]

Может поможет

[Малевич]

GeNicK, спасибо за пдф, но сумбура он только добавил. Чтобы не повторяться - см #9 и 10 на пред. странице.

[GeNicK]

Изображению без проставленных размеров верить нельзя, так как в dwg видно, что начерчено без масштаба и вообще неправдоподобно. Хотя и размеры странные.

[kapa256]

Сейчас попробую закинуть в 2004 Автокаде
Хвостовик прорисован верно
Стапель примерно

----- добавлено через ~20 мин. -----
Fogel
Спасибо замысль, предложу.
Малевич
1. Первый такой случай, поэтому и зачесались.
2.Да, при постановке ТВС тоже условие не превышение 490 Н, и оно было нормальным.Только извлечение превысило.
3. При контроле ТВС поворачивается три раза вокру гсобст оси на 120 градусов.
АлексИ Спасибо большое, пригодится. Я похожую задачу находила втермехе, но попроще.

----- добавлено через ~21 мин. -----
Чертеж нормальный не могу предоставить, извините.
Тех справку набросала, жду ответа начальства.
Спасибо еще раз большое

[Serge Krasnikov]

Я бы в первую очередь проверил бы пружины, в частности концы пружин, иногда бывает что они деформированы, при этом при опускании они просто царапают корпус, а при обратном вытаскивании, да еще при повороте они начинают блокировать перемещение.
Второе предположение, пружина вывинчивается и входит в канавку(в нижней части над пружиной) в ее коническую часть, соответственно происходит заклинивание.

[uraltay]

Оказывается, пружина лежит в канавке, причём концы утоплены в канавку. Поэтому они не могут царапать цилиндр приспособления. Тогда просматривается следующая теория. При опускании в приспособу первый виток в месте начального касания приподнимется до упора в верхнюю поверхность канавки. Пружина, скользя по отверстию в приспособе, начнёт уменьшаться в диаметре до диаметра приспособы и при этом будет прижата по всей длине к верхней поверхности канавки. Т.е. усилие перемещения постоянно возрастает.
При идеальном извлечении хвостовик сдвинется и прижмётся к пружине нижней поверхностью канавки, после чего начнёт одновременно тянуть все витки. Но если проволока витков деформирована и витки будут "встречать" канавку не одновременно, то и начнутся перекосы с заклиниваниями. Надо внимательно осмотреть пружины, канавки и не прилипло ли что-нибудь в канавке, мешающее одновременному прижатию витков при извлечении. Я так думаю.