ANTAGANDE GÄLLANDE SKÖLD - HÖLJE

Djup hos genomgående klack i hölje

Hos vissa motorer är klacken i höljet som skölden fästs mot genomgående längs hela sidan på höljet (figur 9.1). När motorns skruvklackar utsätts för tvärkrafter är arean under klacken av stor betydelse för hållfastheten. Det är inte rimligt att anse att hela arean under klacken längs höljesidan ska tas med i beräkningen.

Ett rimligt antagande är att den lastupptagande arean är den under den iskruvade skruven + en viss del till i skruven längdriktning. Därför antogs att den axiella längden för genomgående klack i fortsättningen skulle vara effektiv gänglängd + d/2, där d är skruvens ytterdiameter.

Vikt motor vid flänsmontering

I skruvprogrammet, beräknas bland annat de påkänningar på grund av vrid- och böjmoment som kopplingen mellan sköld och hölje får ta upp.

Vid beräkning av skruvförbandet mellan sköld och hölje bidrar ej massan på D-skölden till

böjmomentet, detsamma gäller för axeltappens massa. För användaren skall det vara enkelt att ta fakta från motorn och snabbt kunna föra in dessa i skruvprogrammet. Axelns massa är mycket liten i förhållande till den totala massan hos motorn, särskilt när det bara avses en viss del av axeln. Det är därför antagligen en god uppskattning att inte räkna med en reduktion av axeltappens vikt, däremot vikten för skölden måste dras bort från den totala vikten.

Tyngdpunkt motor

Tyngdpunkten hos en motor utan broms ligger mycket nära mitten av motorn både i radiell- och längdriktning (djup).

Den största massan hos de delkomponenter som ingår i motorn har rotorn och plåtpaketet. Själva skölden påverkar tyngdpunkten i axiell riktning till liten grad. Därför anses tyngdpunkten ligga i mitten av motorn oavsett om man har en flänssköld (som betraktas som stel, se ”Vikt motor vid flänsmontering”). Det vill säga tyngdpunkten ligger på halva höljets längd. Eftersom aktivt material är fixerat mot D-sidan blir approximation konservativ för motorer med korta paket i det närmaste korrekt för motorer med långa paket.

Figur 9.1. Genomgående höljeklack markeras i bilden med röda linjer.

Åtta sköldskruvar tillämpas som fyra

På de större motorerna sitter åtta stycken sköldskruvar. De är utplacerade två och två med ca 18 grader mellan de båda hålen. Dessa grupperingar sitter med 90 graders förskjutning från en tänkt mittposition mellan hålen.

För att underlätta beräkningarna antogs att skruvarna satt med 90 grader från varandra. Det vill säga två skruvar i samma skruvhål på varje position.

Momentarm i böjning - sköld/hölje

I beräkningarna på skruvförbandet mellan sköld/hölje har det antagits att skölden böjer kring

horisontalt centrum på skölden (A- streckade linjen i figur 9.2). Det har också antagits att man får lika långa momentarmar (a) i y-led. Skruvar i horisontalsnittet tar då ej upp något moment. Detta är ett konservativt synsätt.

Skulle man anta att man böjer runt linjen B (styrkanten i figuren) och att skölden är oändligt styv skulle det fås i det här fallet fyra lastupptagande skruvar, och mer än fördubblad momentarm till skruven klockan 12. Man inser snabbt att i det verkliga fallet så ger skölden med sig, vilket leder till att linjen där skölden böjer kring flyttar sig mot centrum.

Dessutom fås sättningar i materialet vilket leder till att linjen där skölden böjer kring flyttas ytterligare mot centrum.

Det är svårt att säga exakt kring vilken linje böjning sker.

I figur 9.3 sitter skruvarna med skruvar 45 grader förskjutna från klockan 12. Om böjning sker kring centrum (A) tas det böjande momentet upp av 4 skruvar. Hävarmen blir a.

Om det istället antas att böjning sker kring linjen B, så fås att momentet tas upp av 2 skruvar och hävarmen blir 2a. Det vill säga det fås samma skruvbelastning oavsett hur resonemanget förs. Med skruvar monterade enligt klockan 1.30, 4.30 7.30 och 10.30 är det inte rimligt att böjning fås kring styrkanten eftersom de båda nedre skruvarna hjälper till att hålla skölden på plats och förhindrar böjning. Enligt ovanstående båda bilder och resonemang tycks det vara ett bra antagande att säga att böjning sker kring centrum.

A A a B B A a a B A B Figur 9.2. ^{Figur 9.3.}

Dragspänning i höljets cylindergods

När dragspänningen i cylindergodset beräknas dvs. den påkänning som uppkommer i godset under höljeklacken vid böj och vridkrafter så beräknas arean med sköldens ytter- och innerdiameter, detta är ett konstruktivt synsätt. I verkliga fallet så är höljets innerdiameter lite mindre än sköldens, det vill säga det finns mer material alternativt större area för kraften att fördela sig på.

Tyngdpunkt hos Ci fläktkåpa

En tyngdpunktsberäkning gjordes i CAD av en 3D modell på en tidigare version av en fläktkåpa. Tyngdpunkten låg 56 % från den sida som monteras mot N-skölden. Inga större modifikationer har gjort när den nyare fläktkåpan togs fram, därför kan man anta att tyngdpunktsläget inte har ändrats nämnvärt. Därför kan tyngdpunkten på fläktkåpan antas ligga ungefär i mitten.

Tyngdpunkt hos broms och adapterfläns

Tyngdpunkten hos både bromsen och adapterflänsen förutsätts ligga på halva längden hos respektive del. Tyngdpunkten för broms och adapterring har räknats ut genom att summera längderna i axiell led och säga att tyngdpunkten ligger på halva längden.

Vikt och tyngdpunkt hos plåtkåpa

Vikten hos plåtkåpan hos motorer med broms försummas helt. Denna vikt är mycket liten i förhållande till bromsens och adapterringens massa.

Då klämlängd på sköldklack och djupet på sköldklacken skiljer sig åt

På vissa sköldar är inte klämlängden den samma som djupet på klacken. Djupet på klacken kan vara betydligt längre än klämlängden, det är inte troligt att hela den area som verkar under djupet på klacken tar upp böj- och vridbelastningar. Här har gjorts ett antagande att det lastupptagande djupet i dessa fall är 1,5 gånger klämlängden. Detta är ett konservativt antagande.

Formfaktor hos sköldklack

Radien mellan sköldklacken och skölden påverkar vilken dragspänning som erhålls i cylindergodset. Det är mycket större påfrestning för klackarna i böjning än i vridning, dvs. det är viktigare att man har bra kännedom om formfaktorn i böjfallet än i vridfallet. Här följer lite information om hur radien påverkar formfaktorn. Figur 9.6 och tabell 9.2 visar formfaktor för böjning. Figur 9.4 och 9.5 illustrerar radier och diametrar som används vid

beräkningar av formfaktorer.

Figur 9.6.Formfaktorn för hålkäl och diameterövergång. [7] Radie Ytterdiameter - D Diameter radiebotten - d D/d r/d κ - Hålkäl κ -Diameterövergång 2 mm 283 mm 275 mm 1,029 0,007 3,0 3,0 4 mm 283 mm 275 mm 1,029 0,007 2,6 2,2

r

r

Tabell 9.2. Värden på formfaktorer vid antagande om hålkäl och diameterövergång Figur 9.4. Sköldklack sett framifrån och från sidan.

Figur 9.5. Figur över radier och diametrar som avses i tabell 9.1.

Radie 2mm ger en osäker formfaktor hos antagande av diameterövergång, ty kurvorna är

asymptotiska. Väljs en radie på 4mm hamnar man väl inom definierat område och får en formfaktor på 2,6 respektive 2,2. Självklart vill man sträva efter en så stor kälradie som möjligt eftersom det medför en låg formfaktor. Formfaktorn bidrar i hög grad till den erhållna dragspänningen i cylindergodset. Formfaktorn är direkt proportionerlig till dragspänningen. Det är dock svårt ibland att åstadkomma en stor radie eftersom den reducerar den plana ytan som skruvskallen ska vila mot.

A

F κ

σ = ^⋅

Formeln visar formfaktorns relation till dragspänningen i cylindergodset. I skruvprogrammet är formfaktor 3 inlagt.