Skjærkrefter på bolter (Remington RB)

En av tingene jeg føler bør gjøres med min gamle svenske-RB er nye bolter til hammer og lås. Det er tross alt disse som tar opp kreftene i skuddet (og da primært hanebolten, rait?) og da kan nye bolter gi litt økt sikkerhet. Så jeg begynte å regne litt...

 

Materialet jeg har valgt er 12.9-bolter, og diameteren blir på 11.6mm. Dette skulle gi en bruddstyrke på 1200N/mm^2 * 106.6mm^2= 127KN. Flytegrense for skjærkrefter er vel 0,58 for stål, dessuten må verdien ganges med to siden bolten får belastningen på to punkter. Altså skulle det bli 147KN.

 

Hvis jeg regner om dette til kraft på støtbunn (15.4mm) og antar at alle kreftene virker mot en bolt får jeg 790N/mm^2 (MPa), altså 7900 bar!!!

 

Kan dette stemme? Bruker jeg bruddstyrke istedenfor flytegrense får jeg 10'000bar. Jeg innser jo at resten av kassa ikke tåler dette og at moderne materialer er imponerende saker, men tallene får meg til å tvile på utregningen.

12.9

Har lært at det første tallet skal X10 for brudd=120N/mm^2

Tallene ganget med hverandre for flyt=108N/mm^2

 

Mulig jeg er helt på jordet, men............

 

Jeg kommer til at bolten tåler 2325 kg ved flyt (to punkts belastning), og at dette vil generere 4329 bar med ett hylsehode på 15,4mm

Nånei du, det er nok 100x for strekkfasthet.

12 betyr at bruddgrense er 1200mpa.

.9 betyr at flytegrensen er 90% av bruddgrensen.

 

Hvis jeg tolket deg rett Flash tolket du flytegrensen til 58%?

Det stemmer altså ikke i dette tilfellet.

Jeg stikker innom og henter den RB'n imorgen jeg Fulmen, før du skader deg selv eller andre..

Du kan jo prøve US, har ammo nok til å holde deg på avstand.

 

Goatboy: 90% flytegrense gjelder for strekk, for skjærkrefter skal flytegrense og bruddstyrke være hhv 58 og 75% av nominell bruddstyrke. Dette gjelder i det minste for vanlig stål, om disse boltene har en temperering som endrer det aner jeg ikke.

Der har du sikkert rett, tenkte bare på hva vanlig tolking av 12.9 er.

Glemte at du spurte om skjærkrefter og det kan jeg lite om

At flytgrensen for rene skjærkrefter er 58% av nominell flytegrense kommer iallefall fra Von Mieses flytekriterie (egentlig 1 / sqrt(3) ), og er da uavhengig av materialet ditt. Hvordan man kommer frem til 75% vet jeg ikke, men det hadde vært morro å vist.

 

mvh

Oddvar

Du skal ikke se bort fra at bolten ville tålt en slik belastning en gang, men siden den skal tåle mange hurtig vekslende belastninger må den være langt tykkere enn for en statisk belastning.

F.eks. har 42CrMo4 en strekkfasthet på 1100-1300N/mm2, men har en anbefalt tillatt maks spenning på 100-190N/mm2 ved hurtig vekslende belastning.

Det er vel også tryggest å dimensjonere etter materialets flytegrense istedenfor strekkfasthet.

Tror du har litt avrundingsfeil, men dette blir prik.

 

Jeg får pi*(11.6/2)^2=105.6,

Flytelast i skjær for en bolt: 0.58*1080Mpa*105.6mm^2=66.17kN, Fordelt på to punkt: =132.3kN

 

Jeg kan godt tro på at dette stemmer, i gamledager kunne man bare drømme om å få til så bra herdet stål som 12.9 bolter. Men også den gang var det nok motholdet for bolten som var begrensningen.

 

mvh

Oddvar

 

Edit: Enig med Freeride, du bør legge inn betydelig sikkerhetsfaktor siden du skal skyte mange ganger. Men det har du jo gjort om du lager en ny bolt i et moderne og jomfruelig materiale med samme dimensjoner som den gamle

Har i ikke overset en lille detalje med en rulleblok?

Bolten virker ikke som blokering direkte bag patronen. Derimod virker den som hængslingspunkt, hvilket formodentligt medføre en belastning fra patronen der virker forøget med x gange(kraften X armen)

 

Desuden formoder jeg at trykket primært virker på et areal indvendigt i hylstret

Dette var interessangt, men jeg datt ut...

Du regner ut skjærkapasiteten i én bolt og ganger kapasiteten med to ettersom du har to bolter.

Du finner da ut hvor store skjærkrefter du kan ta opp i to bolter. (så langt er jeg med)

Så fører du disse kreftene ned i én bolt for å finne ut ha "hullkanttrykket" blir? (har jeg misforstått problemet?)

Jeg er nok ikke inne på terminilogien her for jeg er ikke sikker på hva du mener med støtbunn (15.4mm).

 

Det jeg skulle fram til her var at hvis du ønsker å regne "hullkanttrykk" fra én bolt, blir det vel feil å regne med at du kan overføre krefter tilsvarende kapasiteten til begge boltene?

 

Kanskje det ikke er hullkanttrykk vi snakker om her?

Nei, jeg regner kun på en bolt her. Poenget er at bolten må kappes på to steder (overgang kasse/hane på både venstre og høyre side).

 

Ignorant: Trykket virker normalt kun på innvendig diameter, men ved dimensjonering er det vel fornuftig å bruke støtbunn-diameter. Hvis en får et hylsehavari vil jo gassen kunne virke på hele hylsen inklusive kraven før den slipper ut i det fri. Når det gjelder belastningen på bolten er jeg enig i at det er litt mer komplisert enn jeg skisserer, men kreftene ender jo opp som rene skjærkrefter uansett. Noe tas opp av sluttstykkebolten, men det meste burde ende opp i hane-bolten.

[...]Kan dette stemme? [...]

 

Basert på bildene her, så ser det ut til å stemme ganske bra. Såvidt jeg kan se er begge boltene omtrent uskadet, mens omtrent alt annet ikke helt er som det skal lenger. Ellers er det vel litt på kanten å gange med begge ender av bolten, konstruksjonen er vel ikke såå stiv at det ikke er mulighet for at det først blir alvorlig flyt og deformasjon på ene siden, og så kommer den andre enden litt etter hvert (om trykket er høyt nok lenge nok da).

Den tråden der hadde jeg helt glemt gitt. Er enig i at boltene ikke ser ut til å være det svakeste punktet på kassa, men jeg må si at jeg sliter med å forstå hvordan det der skjedde. Bl.a. har jo sluttstykket røket av rundt bolten, jeg ville tro at hanen tok opp mesteparten av låsekreftene.

 

Vel, konklusjonen må vel bli at 12.9-bolter er laaaaaangt sterkere enn påkrevd og vil være det siste hele på kassa om noe går galt. Om de blir for vrange å maskinere kan jeg trygt gå ned til 10.9, ja selv 8.8 burde være godt nok.

oddvar:12x9 er ikkje herdet dette er verktøystål som tar herding.

Det er heit greit og jobbe i ,og etter mitt sjøn eit bra valg.

Ikke for å kødde med tråden, men all denne utregningen ga meg orkdøl-flashback.

Uten at jeg kjenner til brudd/flytegrensen i stålet til bor valgte jeg å bruke den sylindriske enden på et par bor. Var så enkelt å bare ta med seg kassa til jernsjappa og finne noen som passet. Gikk så opp et par tiendel og pusset hullene rette igjen.

 

Bilder ligger på denne tråden http://www.kammeret.no/forum/viewtopic.php?f=38&t=10290

 

35 VRM

Jeg er ikke den store metallurgen, men jeg vil mene at bor er alt for sprø, dvs. omtrent ingen forskjell på flytegrense og bruddstyrke.

Den sylindriske deler er ikke like hard som resten av boret. Har bøyd bor uten at de har knukket i det området.

 

Noen kan jo ta en bøyetest opp mot en bolt.

 

35 VRM

Min erfaring er at dette avhenger av kvaliteten. Elendige bor er bløte hele veien. Middelmådige bor er sprø hele veien. Gode bor har hard egg og seig tange. Uansett er nok bor så sterke at det ikke spiller noen rolle, tipper sluttstykke ryker lenge før et bor vurderer å gi seg.

tipper sluttstykke ryker lenge før et bor vurderer å gi seg.

 

Enig i den filosofien. Er ikke mye stål i høna rundt bolten på denne hagla.

 

35 VRM

Hvis jeg regner om dette til kraft på støtbunn (15.4mm) og antar at alle kreftene virker mot en bolt får jeg 790N/mm^2 (MPa), altså 7900 bar!!!

 

Kan dette stemme? Bruker jeg bruddstyrke istedenfor flytegrense får jeg 10'000bar. Jeg innser jo at resten av kassa ikke tåler dette og at moderne materialer er imponerende saker, men tallene får meg til å tvile på utregningen.

 

Feilen her ligger i forutsetningene du tar. Kammertrykket virker ikke statisk på hele støtbunnen, men på et areal tilsvarende skulderen på flaskehalspatroner.

 

På rettveggede patroner er det ingen statisk komponent i det hele tatt, men kun motkomponenten til kuleaksellerasjonen pluss løpsfriksjon.

 

Det er dette som er hovedårsaken til at flaskehalspatroner generelt er en dårlig ide i låsesystemer opprinnelig beregnet for rette hylser, som revolvere og dobbeltrifler.

Feilen her ligger i forutsetningene du tar.

Jeg mener du tar feil ved å forutsette normale forhold ved dimensjonering. Normalt sett virker trykket på et areal tilsvarende største indre tverrsnitt av hylsa, i tillegg vil man kunne trekke fra strekkfastheten til hylsa ved hodet pga klebing. Men ved dimensjonering kan man ikke bruke slike forutsetninger, da må man se på verste mulig tilfelle.

Det er en hodeseparasjon som slipper gassene ut i kammer, gassen får da mulighet til å virke på hele kammerets tverrsnitt ved støtbunn.

 

På rettveggede patroner er det ingen statisk komponent i det hele tatt, men kun motkomponenten til kuleaksellerasjonen pluss løpsfriksjon.

Her tar du feil av årsak og effekt. Kraften mot sluttstykket skyldes ikke kulas akselerasjon, kula akselererer på grunn av gasstrykket som virker mot basen. Det samme trykket virker i alle retninger, inklusive hylse som dermed utøver en kraft mot sluttstykket.

...da må man se på verste mulig tilfelle.

Det er en hodeseparasjon som slipper gassene ut i kammer, gassen får da mulighet til å virke på hele kammerets tverrsnitt ved støtbunn.

Sikker på at dette er "worst case"? Ved en separasjon vil det vel være såpass med lekkasje at det er vanskelig å vite hvor stort areal som påvirkes av hvor stort trykk.

 

Her tar du feil av årsak og effekt. Kraften mot sluttstykket skyldes ikke kulas akselerasjon, kula akselererer på grunn av gasstrykket som virker mot basen. Det samme trykket virker i alle retninger, inklusive hylse som dermed utøver en kraft mot sluttstykket.

Her var jeg nok litt kjapp ja. Det jeg tenkte på var typisk en haglelås, hvor dette ikke virker separerende på låsingen. Ikke relevant for en RB hvor låsen faktisk må overføre dette.

[...]Sikker på at dette er "worst case"? Ved en separasjon vil det vel være såpass med lekkasje at det er vanskelig å vite hvor stort areal som påvirkes av hvor stort trykk[...]

 

Og nettop derfor er det vel på godt gammelt ingeniørvis antatt at om trykket virker på hele det mulige arealet er det det værste som kan skje. Sånn at man vet det er feil, men at man også vet at det er feil "den trygge veien". Når man da i tilegg finner at det er overdimensjonert så det holder i det aktuelle området, gidder man ikke rote mer med det men går videre til neste (antatt) svake pungt.

Sikker på at dette er "worst case"? Ved en separasjon vil det vel være såpass med lekkasje at det er vanskelig å vite hvor stort areal som påvirkes av hvor stort trykk.

I praksis ja, men et "worst case" scenario er jo et teoretisk tilfelle hvor alt går galt.

 

 

Her var jeg nok litt kjapp ja. Det jeg tenkte på var typisk en haglelås, hvor dette ikke virker separerende på låsingen. Ikke relevant for en RB hvor låsen faktisk må overføre dette.

Eh, nei. Det er alltid trykket som bestemmer, hvis kulehastighet spilte noen rolle ville du ikke fått noen kraft på sluttstykke/lås om man sveiset en plugg i løpet. Og hva mener du med at trykket ikke virker separerende på låsingen?

Og hva mener du med at trykket ikke virker separerende på låsingen?

At trykket ikke gir noen direkte kraftkomponent som virker på låsen. Eneste kraft som virker forover på låsen (i hagletilfellet) er løpsfriksjon og massetreghet på løp og fortre.

 

Dette er vel egentlig spesielt for rette hylser og konstruksjoner der rekylopptaket tas direkte av støtbunnen, og ikke gjennom låsingen, som tilfellet med hagler og revolvere.

Feilen her ligger i forutsetningene du tar. Kammertrykket virker ikke statisk på hele støtbunnen, men på et areal tilsvarende skulderen på flaskehalspatroner.

 

På rettveggede patroner er det ingen statisk komponent i det hele tatt, men kun motkomponenten til kuleaksellerasjonen pluss løpsfriksjon.

 

Det er dette som er hovedårsaken til at flaskehalspatroner generelt er en dårlig ide i låsesystemer opprinnelig beregnet for rette hylser, som revolvere og dobbeltrifler.

 

Dette er en alvorlig misforståelse, noe Fulmen og ms påpeker, men ikke bastant nok.

 

Trykket i en patronhylse virker likt i alle retninger (med et lite unntak mot kulebasen). Det innebærer at dersom hylsebasens diameter øker vil belastningen på låskassen øke tilsvarende arealøkingen på hylsebasen. Belastningen på løpet øker også dersom kammeret får større diameter fordi arealet som trykket virker mot øker.

 

I praksis betyr det at arbeidstrykket for en låskassekonstruksjon varierer med størrelsen på patronen låskassen er kamret for. En kan ikke ukritisk kamre om våpen til patroner med større bunndiameter.

 

Om det er en flaskehylse eller en rettvegget hylse har ingenting å si i denne sammenhengen.

Sikker på at dette er "worst case"? Ved en separasjon vil det vel være såpass med lekkasje at det er vanskelig å vite hvor stort areal som påvirkes av hvor stort trykk.

 

Worst Case i en RB er at gasstrykk fra sprukken hylse eller tennhette lekker bakover gjennom tennstempelkanalen, og blåser hanen bakover så den går ut av inngrep med sluttstykket. Da er ikke lenger sluttstykket låst, og hele ladningen følger etter. Denne feilmodusen er spesiell for RB, og er totalt uavhengig av hvor sterk låsen ellers måtte være.

Hva med testbolter av mykere materiale? Da finner du nedre grense, og så kan du fleske til etter eget ønske for å få ønsket margin.

@ Per-S

 

Du siter ting jeg ikke har skrevet.

 

35 VRM

Da har jeg fikset innlegget til Per-S så siteringen ble riktig.

Fulmen

Var en dårlig ide å besvare et interressant emne i en periode med ekstremt dårlig tid. Beklager hvis det tar litt tid mellom postingene.

Ser også at temaet, selv om jeg finner det veldig interessant, beveger seg et stykke fra det oprrinnelige spørsmålet trådstarter tok opp, og tar gjerne korreks hvis det er ønskelig å starte en ny tråd.

Dette er en alvorlig misforståelse, noe Fulmen og ms påpeker, men ikke bastant nok.

Her skulle jeg gjerne hatt utdypet nøyaktig hva det er jeg har misforstått.

 

Trykket i en patronhylse virker likt i alle retninger

Selvfølgelig gjør det det, og bestrides ikke.

 

Det innebærer at dersom hylsebasens diameter øker vil belastningen på låskassen øke tilsvarende arealøkingen på hylsebasen.

Her er jeg muligens noe eller helt uenig, avhengig av hva du definerer som belastning på låskassen, og hvilken type låskasse vi snakker om.

 

Belastningen på løpet øker også dersom kammeret får større diameter fordi arealet som trykket virker mot øker.

Snakker vi her om aksiell belastning er jeg uenig, men for radiell belastning eller "hoop stress" er jeg helt enig. Det er da også dette som er den begrensende faktoren for løpets vedkommende.

 

I praksis betyr det at arbeidstrykket for en låskassekonstruksjon varierer med størrelsen på patronen låskassen er kamret for.

Her er min ærbødige påstand at dette avhenger helt av hvilken låskassekonstruksjon vi snakker om.

 

En kan ikke ukritisk kamre om våpen til patroner med større bunndiameter.

Her er vi enige. En skal ikke ukritisk gjøre noe som helst med våpen.

 

Om det er en flaskehylse eller en rettvegget hylse har ingenting å si i denne sammenhengen.

Dette er jeg nok fremdeles uenig i. Det avhenger av hvilken låskassekonstruksjon vi snakker om.

 

Mitt poeng og eksempel var at i en låskassekonstruksjon som en sideløpet hagle f.eks., gir ikke trykket direkte opphav til belasninger på låsingen med rettveggede hylser. Trykket på støtbunnen tas opp av baskylen og trykket motsatt vei tas opp av en aksellererende haglladning. Trykket radiellt tas opp av løpsveggene, så her er vi enige.

 

Jeg mener her at vi har med en trykksatt sylinder å gjøre, og teorier for dette er anvendelige. Skulle jeg ta feil, hører jeg gjerne på hvor jeg skulle ta feil.