Kann ein Mechaniker einen starken Bolzen von Hand allein mit einem normalen Schraubenschlüssel auseinandernehmen? [geschlossen]

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Ich frage mich, ob ein typischer Mechaniker einen Bolzen mit einem Schraubenschlüssel brechen kann.

Angenommen, der Schraubenschlüssel ist 15 Zoll lang und die Kraft wird in einem Radius von 13 Zoll ausgeübt. Der Mechaniker übt eine Kraft von 40 Pfund aus. Stellen Sie sich vor, das Gewinde des Bolzens hat einen Durchmesser von 3/8 "und 16 Gewinde pro Zoll. Der Bolzen hat eine Reißfestigkeit von 150.000 PSI.

Wird der Bolzen versagen und auseinanderbrechen?

mechanical-engineering torque mechanical-failure Wallace Park
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@AndyT Ich habe den Titel geändert, um ihn aussagekräftiger zu machen.
Wallace Park
Sie unterschätzen die Kraft, die von mehreren Faktoren ausgeübt wird. Für Back-of-Servietten-Berechnungen würde ich sagen, dass 250 Pfund eine sicherere Schätzung sind. In realistischer Hinsicht würde ein Mechaniker eine Verlängerungsstange verwenden, um die angewendete Hebelwirkung zu erhöhen. Persönlich habe ich minderwertige Radmutternschlüssel verzogen, während ich versucht habe, Radmuttern zu entfernen. Und ich bin mir ziemlich sicher, dass ich den Kopf von 3/8 "Schrauben abgeschert habe, während ich sie festgezogen habe.
GlenH7
@ GlenH7 Die Frage ist nicht so sehr, ist es möglich. Ich weiß, dass es möglich ist. Ich möchte ein Gefühl dafür bekommen, wie schwierig es sein würde und ob es mit normalen Verfahren und Werkzeugen versehentlich passieren könnte. Mein Anliegen ist, dass jemand einen Bolzen bricht, während er nur versucht, ihn festzuziehen, und nicht jemand, der absichtlich versucht, ihn zu brechen.
Wallace Park
@ WallacePark Die kurze Antwort wäre ja. Sie haben die Frage nicht durch die Angabe von Parametern eingeschränkt, die Sie verwenden können. Bitte teilen Sie uns a) die Schraubenqualität (falls Stahl) oder das Material (Kunststoff (Nylon, PVC usw.), Messing, Stahl usw.) mit. b) Werden nur Standardschlüssel / -schlüssel oder verstellbare Schlüssel in Betracht gezogen? Der Grund, den ich frage, ist, dass es ziemlich leicht ist, einen Nylonbolzen zu zerstören. Verstellbare Schraubenschlüssel ermöglichen einen längeren Hebelarm als Standardschlüssel. Ich glaube, dass Standard-Schraubenschlüssellängen festgelegt wurden, um das Drehmoment zu begrenzen, das der durchschnittliche Mensch erzeugen kann, und so die Schraube beim Anziehen zu schützen.
NamSandStorm

Antworten:

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Torsion T = 40 Pfund * 13 Zoll = 520 Pfund-Zoll

Schubspannung = Tr / J

Ich würde davon ausgehen, dass die Gewinde ignoriert werden und die Spannung nur auf den Schaftdurchmesser berechnet wird. Da Sie dies jedoch nicht angegeben haben, verwende ich nur 3/8 Zoll als verfügbare Welle, um dem Drehmoment zu widerstehen.

Torsionskonstante J = pi * D 4 / 32 = 3,1415 * (3/8) 4 / 32 = 1,941E-03 in 4

Radius r = D / 2 = 3/16 Zoll

Daher ist Stress = 520 * (3/16) / 1,941E-03 = 50,220psi

Die Scherfestigkeit beträgt ungefähr 55% der Zugfestigkeit, was zu einer begrenzten Scherspannung von 0,55 * 150.000 = führt 82500psi .

Anhand Ihrer Zahlen überlebt der Bolzen. Aber ich gehe davon aus, dass ich 100 Pfund Kraft aufbringen könnte (und ich bin nicht gerade ein starker Typ), was ausreichen würde, um den Bolzen zu scheren.

AndyT
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Dies berücksichtigt nicht den Keileffekt der Gewinde. Außerdem scheinen Sie über die Beziehung zwischen Zugbruch und Scherbruch verwirrt zu sein.
Wallace Park
@ WallacePark - Sie wissen eindeutig mehr als ich; Bitte teilen Sie Ihr Wissen mit uns, indem Sie Ihre eigene Frage beantworten. Wenn Sie Ihr Feedback konstruktiver gestalten können, wäre es wünschenswert: Was ist mit der Beziehung zwischen Zug- und Scherbruch, die ich falsch verstanden habe? (Obwohl dieser Kommentar einen Hauch von Sarkasmus enthält, meine ich das auch aufrichtig.)
AndyT