สวัสดีครับท่านผู้อ่านทุกท่าน
พบว่า ค่าแรงเฉือนสูงสุดอยู่แค่เพียง 67.47 N เท่านั้น และค่าแรงบิดสูงสุดคือ 15601.87 Nmm
เมื่อสองวันก่อนผมได้รับข้อความทาง FB จากนักศึกษาท่านหนึ่ง ไม่ประสงค์ออกนาม ได้ส่งข้อความมาถามพร้อมทั้งส่งคำขอเป็นเพื่อนมา แต่ผมเห็นว่า Profile ล๊อคอยู่ เลยไม่ได้รับคำขอ
คำถามที่ถามผมเป็นคำถามเรื่องการรับน้ำหนักแผ่นเหล็กลงบนแผ่นรองตัดที่ประกอบขึ้นจาก Flatbar ตัดขึ้นรูปเพื่อป้องกันความเสียหายจากเปลวไฟเวลาทำงาน
(รูปภาพเป็นถาดรองตัดของเครื่องเลเซอร์ทั่วๆไป ไม่มีอะไรที่ผิดปกติ สามารถหาข้อมูลได้โดยทั่วไปแบบสาธารณะ)
โดยคำถามคือ ต้องการรู้ว่า Flatbar ที่วางบนโครง แข็งแรงพอจะรับน้ำหนักแผ่นเหล็กได้หรือเปล่า
ผมเลยบอกให้ลองวาด FBD มา (ซึ่งก็คือรูปที่ 2 ) แต่ผมมาดูแล้ว รายละเอียดของ FBD ไม่สามารถตั้งต้นคำนวณได้ เนื่องจาก ไม่มีระยะ ไม่มีวิธีการประกอบ
จึงไม่สามารถให้คำตอบได้ จึงอยากจะเอามาเป็นบทเรียนของนักถามคนอื่นๆ เวลาจะถาม ควรตั้งคำถามให้ชัดเจนและมีรายละเอียดครบถ้วน
ปัญหาข้างต้น สามารถแก้ได้ด้วยวิธีการคำนวณพื้นฐาน ไม่ต้องใช้ FEA เลยด้วยซ้ำ เพราะ FEA ยากกว่าเยอะเลย
ถ้าเป็นผม ผมจะทำเป็นขั้นตอนดังนี้
1. หาข้อมูลว่า Laser เครื่องนี้จะตัดเหล็กหนาสุดกี่มิล หากได้รับคำตอบว่า ตัดหนาสุด 30 มม. ก็จะพอเดาได้ว่าโหลดที่วางบนตุ้มกลมๆที่ทำจาก Flatbar ตัดขึ้นรูป เป็นเท่าไหร่ หากแผ่นเหล็กที่นำมาวางมีขนาดทั่วไป คือ 4' x 8' ก็จะได้ปริมาตร V= 1.22 x 2.44 x 0.03 = 0.089304 m³ เหล็กมีความหนาแน่นจำเพาะ = 7850 kg/m³ ฉะนั้น น้ำหนักแผ่นเหล็กที่หนาที่สุดที่จะตัดอยู่ที่ 781.41 kg. หรือ 7665.63 N
2. ระยะ Pitch ของ Flatbar วางห่างกัน 50 มม หมายถึง ทุกๆ 50 มม จะมี Flatbar ที่ตัดแต่งเป็นรูปฟันเลื่อยมนๆ มารองรับตามแนวยาวของแผ่นที่จะนำมาตัด
หมายถึง น้ำหนักที่กระทำกับ Flatbar 1 อัน ก็ตือ ความยาวของแผ่นเหล็ก / จำนวน Flatbar ใต้ความยาวนั้น = 2440 มม / 50 = 48.8 อัน (วางไม่เต็มอัน จึงคิดที่ 48 อัน )
ฉะนั้น น้ำหนักที่กระทำกับ Flatbar 1 อัน = 16.28 กก. หรือ 159.7 N
3. คิดเล่นๆโดยตัดส่วนที่เป็นฟันเลื่อยออกไป เพื่อให้ง่าย โดยที่ต้องการดูว่า Flatbar ส่วนที่เหลืออยู่จะแข็งแรงพอไหม โดยหากตัดส่วนที่เป็นฟันเลื่อยทิ้งไป จะเหลือความสูงอยู่ที่ 43.3 มม
ก็จะได้ Flatbar สูง 43.3 มม หนา 4.5 มม ที่รับแรง 159.7 นิวตัน เป็นแบบโหลดกระจาย (Distributed)
แต่ จากรูป Flatbar มีการรองรับ 3 จุด และมีความยาวมากกว่าหน้าว้างของแผ่นเหล็กที่จะนำมารองตัด จึงต้องหาแรงกระจายใหม่ โดยพิจารณาเพียงแค่ 2 ช่วงของจุดรองรับ โดยระยะห่างจุดรองรับอยู่ที่ 925 มม. ฉะนั้น แรงกระทำ จากระยะ 0 ถึง 925 ก็คือ โหลด ของแผ่นที่ความยาว 925 ซึ่งก็คือ 12.34 กก. นั่นเอง ( 925 x 16.28 )/1220
อย่าลืมน้ำหนัก Flatbar ด้วย โดยน้ำหนัก Flatbar ยาว 925 หนา 4.5 สูง 43.3 จะมีน้ำหนัก = 43.3 x 4.5 x 925 x 7.85 x 10^-6 = 1.415 kg.
นำค่าต่างๆมาเขียนแผนภาพ FBD เพื่อหา SFD และ BMD ได้ดังรูป
ความเค้นเฉือนสูงสุด คือ แรงเฉือน / พื้นที่หน้าตัดตามแนวแรงเฉือน = 67.47/(43.3 x 4.5) = 0.346 N/mm²
ค่าความเค้นเฉือนอนุญาตของเหล็ก SS400 คือ 245 x 0.4 = 98 N/mm²
ฉะนั้น 0.346 << 98 ------------ ใช้ได้.
หาความเค้นดัด หรือ Bending stress จาก โมเมนต์ดัด / โมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่น
= 15601.87 / ((4.5 x 43.3²)/6) = 11.09 N/mm²
ความเค้นดัดอนุญาต คือ 245 x 0.6 = 147 N/mm²
ฉะนั้น 11.09 < 147 --------------ใช้ได้
.......................................................................................................................
เสร็จสิ้นในส่วนของค่าที่คำนวณได้ว่าสามารถใช้ได้หรือไม่ได้ ต่อไปจะเป็นการคำนวณส่วนที่มีขนาดไม่ครบ
จากภาพ ฟันเลื่อย พบว่า ยอดฟันจะอยู่ห่างกันทุกๆ 50 มม. ฉะนั้น ระยะ 925 จะมีจุดรองรับทั้งสิ้น 18.5 ฟัน ( คิดที่ 18 ฟัน เพราะส่วนที่เหลื่มฟันออกไปก็มีน้ำหนัก)
น้ำหนักที่กระทำกับยอดฟันเลื่อย 1 ฟัน = 12.3434 / 18 = 0.6857 กก. = 6.727 N
ส่วนวงกลมของยอดฟันเลื่อย มีขนาดวงกลม 20 มม. มีความหนา 4.5 มม.
สามารถเติมค่าเพื่อหาคำตอบได้จาก
https://precisionmindsetllc.com/Calculators/HertzianContact/cylinder-against-a-flat.html
ซึ่งตัวอย่างการเติมค่าดังภาพ
จากผล พบว่า ความเค้นผิวสัมผัสสูงสุดอยู่ที่ 74 N/mm² ซึ่ง น้อยกว่าค่าความเค้นครากซึ่งอยู่ที่ 235 N/mm² .......................................... ใช้ได้.
สรุปว่า สามารถใช้ Flatbar ที่ตัดเป็นฟันเลื่อยตามขนาด เพื่อรองรับแผ่นเหล็กขนาด 4' x 8' หนา 30 มม. ได้อย่างปลอดภัย.
EngineerM (สก.5034) 16/16/2025
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น
Welcome.