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以前選的彈簧被壓斷了,彈簧計(jì)算求助

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1#
發(fā)表于 2013-12-3 10:26:18 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
本帖最后由 fengtao666 于 2013-12-3 16:16 編輯

如下面簡圖所示,上面是高壓水,7MPa,此時(shí)螺釘拉斷,下面綠色粗線的是儀器,重800KG,儀器底部安裝的緩沖彈簧。螺釘被拉斷后,儀器被釋放。以前選的截徑8mm的彈簧,可能力學(xué)性能不夠,有的彈簧壓斷了。
求教各位高手,此環(huán)境下彈簧承受多大的力,怎么算,這里面有瞬時(shí)力做功嗎,這個(gè)彈簧我該怎么計(jì)算、選擇?主要是該考慮哪些方面,我拿不準(zhǔn)路子,大俠們點(diǎn)撥點(diǎn)撥(簡圖)






補(bǔ)充內(nèi)容 (2013-12-6 10:55):
此儀器經(jīng)過多次粗算,在該空間尺寸限制下,靠單根彈簧無法滿足(忽略其它微小影響,作用力至少在30000N左右),后來考慮在下面的導(dǎo)套里再加一根彈簧,還是差太多,最后考慮把導(dǎo)套上的阻尼孔再減小一些,靠阻尼緩沖。

補(bǔ)充內(nèi)容 (2013-12-6 10:57):
導(dǎo)套在圖中未畫出。接下來就是新的問題了,我得算阻尼孔多大才能合適,又是新的領(lǐng)域,呵呵!

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2#
發(fā)表于 2013-12-3 10:47:41 | 只看該作者
好像好難,不懂

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大俠說的極是。不過這種積極的態(tài)度還是值得肯定的,哈哈!  發(fā)表于 2013-12-6 08:29
往往不懂的人才能搶到沙發(fā),因?yàn)樵趧e人想辦法解題的空隙中你神一般的坐了過來 呵呵  發(fā)表于 2013-12-5 11:48
3#
發(fā)表于 2013-12-3 10:54:37 | 只看該作者
樓主,這個(gè)7mpa一直都存在么?還是螺絲斷了之后,在儀器下降過程中,這個(gè)壓力就消失了?
如果沒有消失,那么這個(gè)壓力會(huì)變化么?或者說,在儀器向下運(yùn)動(dòng)時(shí),如果有水繼續(xù)流入,流入的流量和壓力是多少?

點(diǎn)評

最開始水是憋在儀器上面的井眼里,井上壓力表顯示到7MPa的時(shí)候螺釘拉斷,此時(shí)儀器往下沖,高壓水才能往下繼續(xù)走。這時(shí)儀器獲得了速度,是不是還收到水的壓力,還是速度大到拋開高壓水,我沒搞懂。流量大概35升/秒。  發(fā)表于 2013-12-3 11:20
要看你的泵的參數(shù)了,只有給了壓力和流量,這個(gè)才能再往下算。  發(fā)表于 2013-12-3 11:07
水壓力不會(huì)消失,井上的泵一直打壓。我覺得螺釘拉斷的時(shí)候儀器會(huì)有一個(gè)加速,這時(shí)候作用到儀器端面上的壓力應(yīng)該會(huì)減小一些,具體減小多少,以什么規(guī)律減小,我也說不好,比較困惑。  發(fā)表于 2013-12-3 11:04
4#
發(fā)表于 2013-12-3 11:04:44 | 只看該作者
本帖最后由 打死你 于 2013-12-3 14:33 編輯

我看圖不認(rèn)真,理會(huì)錯(cuò)大俠的意思了,對液壓了解不是很多,當(dāng)螺釘斷裂后,壓力肯定會(huì)變小,具體怎么變化,和流量,損耗,摩擦之類的關(guān)系挺多,不考慮這些(也考慮不清楚,你倒是可以慢慢研究),我們只考慮最嚴(yán)重的情況,也就是壓力全部作用到缸體上,也沒有損失。
接下來無非就是根據(jù)加速度求速度,動(dòng)量,沖量。算出來是27780N

點(diǎn)評

貌似跟沖量和動(dòng)量得有點(diǎn)兒關(guān)系啊~~覺得這是一個(gè)沖擊問題,你想吧離井底2米,跟離井底20米,對彈簧的作用效果肯定是不一樣的,這不是一個(gè)靜力問題吧~~~  發(fā)表于 2013-12-3 13:26
還有個(gè)儀器自重8000N哦,親。另外,這個(gè)水壓,能簡單的π*30平方*7這樣算么?是我想復(fù)雜了么。。。  發(fā)表于 2013-12-3 13:24
剛剛查了手冊,彈簧的直徑應(yīng)該選20mm,中徑至少80mm,其他的晚點(diǎn)再說,下班啦。『呛  發(fā)表于 2013-12-3 12:00
這是石油測井儀器,儀器最下端的緩沖裝置,實(shí)際使用中出現(xiàn)了彈簧斷裂問題。由于參數(shù)不全,且井下比較難控制,我當(dāng)時(shí)也是大概選了個(gè)彈簧,另外我對彈簧的設(shè)計(jì)不是很懂。請您多指教!  發(fā)表于 2013-12-3 11:30
材料60Si2Mn,中徑按60選吧。有效圈數(shù)我也不知道多少合適,我當(dāng)時(shí)選的大概是20左右。實(shí)際儀器的彈簧中間有一個(gè)導(dǎo)向軸,應(yīng)該不會(huì)失穩(wěn)  發(fā)表于 2013-12-3 11:26
你這是做實(shí)驗(yàn)還是干嗎。坎皇且矐(yīng)該關(guān)注下螺栓的強(qiáng)度嗎?按照你的說法,按照彈簧的受力,那是壓到極限的時(shí)候彈簧內(nèi)部的扭力過大,相當(dāng)于扭斷了,而不是壓潰表面。  發(fā)表于 2013-12-3 11:11
大俠,沒這么大吧,怎么算的呢?  發(fā)表于 2013-12-3 11:05
5#
發(fā)表于 2013-12-3 12:59:44 | 只看該作者
收藏了 等待高手解答
6#
 樓主| 發(fā)表于 2013-12-3 13:32:59 | 只看該作者
這個(gè)帖子竟然只有4個(gè)回復(fù),看來一涉及計(jì)算,大家都蔫了!
7#
發(fā)表于 2013-12-3 13:44:42 | 只看該作者
本帖最后由 茉莉素馨 于 2013-12-3 14:37 編輯



式子里面的Q為泵的功率,v為儀器下降的速度,m為儀器的質(zhì)量,
a為儀器下降的加速度,G為儀器的重力,k為彈簧的剛度系數(shù),Δl為彈簧的壓縮量
其中,a為時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù),v為時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù),求這個(gè)微分方程就可以了

說明一下,如果泵提供的流量必須能能滿足儀器下降的體積,就是儀器頂部的壓力不出現(xiàn)負(fù)值。

以上寫的有問題,就是當(dāng)v等于零時(shí),第一項(xiàng)是無窮大,所以是錯(cuò)的~

如果泵輸出壓力作用在儀器頂部的壓力不變,那么上面的第一項(xiàng)就是可以寫成P*S,是一個(gè)恒量
整個(gè)方程求解出來,還是一個(gè)間歇運(yùn)動(dòng),但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最底端的時(shí)候,彈簧是否回復(fù),就看上面的水有沒有地方去了。

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這個(gè)沒有考慮在儀器往下運(yùn)動(dòng)時(shí),水的動(dòng)能。  發(fā)表于 2013-12-3 13:57

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fengtao666 + 1 熱心助人,專業(yè)精湛!

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8#
發(fā)表于 2013-12-3 15:15:09 | 只看該作者
看了你留言,你應(yīng)該這么考慮這個(gè)問題,

1,假如壓力是一個(gè)恒定壓力,吊掛螺栓斷裂以后,會(huì)有一個(gè)加速過程,加速力與彈簧力形成一個(gè)方程,彈簧力是抵抗力,其合是加速度的力,這個(gè)你自己可以計(jì)算,

2,一個(gè)物體有加速,隨著彈簧力的加大,這個(gè)加速度是減小的,你有平衡方程可以解這個(gè),物體是否會(huì)停下來,要看計(jì)算結(jié)果,你計(jì)算一下看看什么時(shí)候停下來的,

3,彈簧力不夠的時(shí)候,就會(huì)一直壓死,這個(gè)過程是明確的,

4,彈簧壓死是不是會(huì)斷?這個(gè)不見得,節(jié)距小就不會(huì)斷,節(jié)距大就會(huì)斷,就是所謂的‘超扭’,計(jì)算一下就知道了,要用數(shù)據(jù)說話,

5,即使計(jì)算壓死也不斷裂,實(shí)際中依然會(huì)斷裂,因?yàn)槟橙Ρ粔核酪院髸?huì)偏斜,被擠出,就斷了,這個(gè)很正常,

你按我說的過程,解這個(gè)東西,自己就懂了,

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謝謝998老師點(diǎn)撥,學(xué)生按您說的再算算看~  發(fā)表于 2013-12-3 15:26

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chensiqing21 + 1 問題描述清楚,顯得很專業(yè)!
悟?qū)?/a> + 1 思路清晰,分析透徹 拜讀
zh39204128 + 1
fengtao666 + 1 撥云見日,指點(diǎn)迷津

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9#
發(fā)表于 2013-12-3 15:29:46 | 只看該作者
本帖最后由 機(jī)械鼠 于 2013-12-3 15:32 編輯
茉莉素馨 發(fā)表于 2013-12-3 13:44
式子里面的Q為泵的功率,v為儀器下降的速度,m為儀器的質(zhì)量,
a為儀器下降的加速度,G為儀器的重力,k ...

支持這種計(jì)算方法。
式中v是彈簧觸底時(shí)儀器的速度。
v這樣計(jì)算:
水的壓力F1=70×面積×9.8=19396.19 N
儀器的總加速度a=F1÷m+g=34.045 m/s^2
觸底前經(jīng)過時(shí)間t=sqrt(2×2÷a)=0.343 s
v=at=11.67 m/s
10#
發(fā)表于 2013-12-3 15:38:11 | 只看該作者
茉莉素馨 發(fā)表于 2013-12-3 13:44
式子里面的Q為泵的功率,v為儀器下降的速度,m為儀器的質(zhì)量,
a為儀器下降的加速度,G為儀器的重力,k ...

水也有速度啊,而且水是不是繼續(xù)對儀器施加壓力,要看流量和管徑。這個(gè)運(yùn)動(dòng)中的壓力就是給儀器一個(gè)向下的加速度,這個(gè)加速度下20米的距離后最終速度是多少可以求出來,這樣可以算出來一個(gè)比實(shí)際情況大的動(dòng)能,然后動(dòng)能和彈簧勢能完全相等算應(yīng)該可以算出來假設(shè)壓縮比能達(dá)到100%的彈簧需要的力(實(shí)際大線徑的彈簧一般能壓縮60%就差不多相當(dāng)于一個(gè)剛體了),如果要精密計(jì)算,彈簧自身質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)量也可以算進(jìn)去,然后可以選出一個(gè)比較安全的彈簧,這樣算行不行啊大俠?

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力算準(zhǔn)確了,彈簧好設(shè)計(jì),就像99/8大俠說的,一般的彈簧設(shè)計(jì)照著流程來就行了。還有你說的后面那個(gè)考慮彈簧質(zhì)量,相對于lz儀器的質(zhì)量是可以忽略的,如果想算上,也可以,只是影響很小很小了,還加重了計(jì)算負(fù)擔(dān)。  發(fā)表于 2013-12-3 16:08
哈哈,計(jì)算的時(shí)候都會(huì)忽略掉很多東西,像我寫的這個(gè),考慮了一下液壓泵,一不小心就算錯(cuò)了。后面的大俠都是按那個(gè)頂部受到恒壓力,也就是7mpa計(jì)算。如果你覺得可以按照你說的算,那個(gè)給個(gè)方程?  發(fā)表于 2013-12-3 16:05
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