Designmetoder til forbedring af vridningsstivhed

Hvad er torsionsstivhed?

Stivhed ved vridning er, hvor godt noget kan modstå vridning. Tænk på en pind. Hvis du prøver at vride den, kan den bøje eller knække. Nogle pinde vrider sig mere end andre. En pind, der ikke vrider sig meget, har god vridningsstivhed.

Hos Istar Machining hjælper vi med at lave dele, der har en god torsionsstivhed.

Hvorfor interesserer vi os for torsionsstivhed?

Vi bekymrer os om vridningsstivhed af mange store grunde:

• Biler har brug for det, så de ikke ryster
• Fly har brug for det, så de flyver godt
• Maskiner har brug for det, så de fungerer rigtigt
• Dele holder længere, når de har god torsionsstivhed
• Mindre rystelser betyder mindre støj

Ting, der ændrer torsionsstivhed

Materielle spørgsmål

Den forskydningsmodul af et materiale fortæller os, hvor godt det kan bekæmpe vridning. Nogle materialer er bedre end andre:

• Stål har et højt forskydningsmodul (G=79 GPa)
• Aluminium har lavere forskydningsmodul (G=26 GPa)
• Kompositter ligesom kulfiber også kan være meget godt

Vores CNC-bearbejdning med høj præcision Teamet hos Istar Machining hjælper med at vælge det bedste materiale til dine behov.

Formen betyder også noget

Formen på en del er meget vigtig for vridningsstivheden. Den polært inertimoment fortæller os, hvor god en form er til at bekæmpe vridninger.

Nogle former fungerer bedre end andre:

• Runde rør arbejde godt
• Boksens former arbejde endnu bedre
• I-bjælker fungerer ikke så godt til vridning

Bedste måder at gøre dele stivere mod vridning

Brug lukkede former

Lukkede former som rør eller kasser er meget bedre end åbne former.

Se på disse data:

Istar Machining kan lave disse lukkede former ved hjælp af vores CNC-bukning af rør og CNC-svejsning færdigheder.

Lav kassebjælker

Kassebjælker er meget gode til torsionsstivhed. Det viste en test af bilrammer:

• Kassebjælkerammer er 22% stivere end rørbjælker
• De vrider sig mindre, når der lægges kræfter på dem

Brug gode materialer

Det gør en stor forskel at vælge det rigtige materiale:

• Ståldele kan være 30% stivere end aluminiumsdele
• Men aluminium er lettere
• Kulfiberdele kan være 40% stivere end aluminium med 25% mindre vægt

Vores CNC-bearbejdning af aluminium og CNC-bearbejdning af stål teams kan hjælpe dig med at vælge, hvad der fungerer bedst.

Gør væggene tykkere

Tykkere vægge hjælper med at bekæmpe vridning bedre. Men det øger vægten. Vi kan finde den rette balance:

• Tilstrækkelig stivhed
• Ikke for tung
• Ikke for dyrt

Tilføj ribben og støtter

Ribben er som små vægge, der hjælper dele med at forblive stive. De forhindrer vridning uden at tilføje for meget vægt.

Istar Machining kan tilføje ribber til dine dele med vores 5-akset bearbejdning værktøjer.

Brugen af torsionsstivhed i den virkelige verden

Biler og lastbiler

Racerbiler har brug for meget stive rammer. En god racerbilsramme har en torsionsstivhed på 1.500 Nm/deg. Det vil sige:

• Bilen kører bedre
• Dækkene holder sig bedre på vejen
• Bilen er mere sikker

Vores CNC-bearbejdning til bilindustrien team laver dele til biler, der skal være stive og stærke.

Fly og flyvende ting

Fly har brug for dele, der ikke vrider sig, men som også forbliver lette. Det er derfor, de bruger det:

• Rammer med kasseprofiler
• Kulfiber dele
• Særlige måder at sætte dele sammen på

Hos Istar Machining er vores CNC-bearbejdning til rumfart Teamet ved, hvordan man laver de lette og stive dele, som fly har brug for.

Store maskiner

Fabriksmaskiner og robotter skal være meget stive for at fungere korrekt. Hvis de vrider sig:

• De laver dårlige dele
• De går hurtigere i stykker
• De er ikke sikre

Vi hjælper med at fremstille disse maskindele med vores industriel CNC og Robotbearbejdning færdigheder.

Sådan tester du, om din del er stiv nok

Der er to hovedmåder at teste torsionsstivhed på:

Test på computer (FEA)

Vi kan bruge ANSYS eller andre computerprogrammer for at se, om en del vil vride sig for meget, før vi laver den.

Test i den virkelige verden

Vi kan også teste rigtige dele med specielle maskiner, der:

• Drej delen med en kendt kraft
• Se, hvor meget den bevæger sig
• Fortæl os, om den er stiv nok

Almindelige fejl, folk begår

Når du laver dele, der har brug for god torsionsstivhed, skal du ikke gøre det:

• Fokuser kun på, hvor stærk den er (stivhed er noget andet end styrke).
• Glem alt om, hvor kræfterne vil skubbe eller trække
• Gå glip af steder, hvor formen ændrer sig hurtigt
• Prøv at spare for meget vægt

Hvordan Istar Machining hjælper med at lave stivere dele

Hos Istar Machining har vi mange måder at hjælpe med at lave dele med god torsionsstivhed:

1. Vi hjælper med at vælge det bedste materiale
2. Vi foreslår de bedste former
3. Vi bruger Design med lukket sektion når det er muligt
4. Vi kan tilføje ribber og støtter de rigtige steder
5. Vi tester dele for at sikre, at de fungerer korrekt

Casestudie: Gør en drivaksel bedre

En drivaksel til en bil har brug for god torsionsstivhed. Vi hjalp en kunde med det:

1. Ændring fra en åben form til et lukket rør
2. Lav røret med tykkere vægge ved belastningspunkterne
3. Brug af en bedre stållegering
4. Tilføjelse af små ribber i enderne

Den nye del var:

• 35% stivere
• Kun 10% tungere
• Meget mindre tilbøjelig til at gå i stykker

Bedste materialer til vridningsstivhed

Her er de bedste materialer, hvis du har brug for god torsionsstivhed:

Vores CNC-bearbejdning af titanium team kan lave dele af disse specielle materialer.

Sådan sparer du penge, mens du forbliver stiv

Du kan spare penge og stadig have en god torsionsstivhed:

• Brug lukkede former (gør delene 4-100× stivere)
• Placer materiale, hvor det hjælper mest
• Brug computerdesign til at finde den bedste form
• Tilsæt ribben i stedet for at gøre alting tykkere

Det kan reducere omkostningerne med 12-18% og samtidig bevare den samme stivhed.

Skridt til at forbedre din parts torsionsstivhed

Følg disse trin for at gøre delene stivere:

1. Begynd med formen - Brug lukkede former som rør eller kasser
2. Vælg et godt materiale - Højere forskydningsmodul betyder mere stivhed
3. Tilføj ribben - Sæt ribben, hvor delen kan vride sig mest
4. Test det - Brug computere eller rigtige tests til at tjekke designet
5. Gør det - Arbejd med eksperter som Istar Machining for at bygge det rigtige

Hvorfor arbejde med Istar Machining

Når du har brug for dele med god torsionsstivhed, hjælper Istar Machining, fordi:

• Vi ved alt om polært inertimoment og forskydningsmodul
• Vi har lavet mange stive dele til biler, fly og maskiner
• Vi kan bruge mange materialer som stål, aluminiumog kulfiber
• Vi har værktøjer som ANSYS at teste design, før du laver dem
• Vi laver dele, der ikke vrider sig, går i stykker eller svigter

Konklusion

At lave dele med god torsionsstivhed er nøglen til mange af de ting, vi laver. Fra biler til fly og maskiner - dele, der kan modstå vridninger, fungerer bedre, holder længere og beskytter mennesker.

Ved at bruge lukkede former, vælge de rigtige materialer og arbejde sammen med eksperter som Istar Machining kan du lave dele, der forbliver stive og stærke.

Har du brug for hjælp til at lave stivere dele? Kontakt Istar Machining I dag!

Fodnoter

[^1]: Data om lukkede vs. åbne sektioner kommer fra forskning af Fictiv om designmetoder for torsionsstivhed. [^2]: Statistikken om, at kassebjælker er 22% stivere end rørbjælker, er fra "Research on Test Methods of Frame Torsional Rigidity" udgivet af Atlantis Press. [^3]: Formula SAE Racecar Chassis torsionsstivhed på 1.500 Nm/deg fra University of Michigan Department of Engineering research papers. [^4]: Statistik over kulfiberforstærket polymer (CFRP) på 40% øget stivhed med 25% vægtbesparelser fra test i luftfartsindustrien. [^5]: Omkostningsreduktion af 12-18% gennem tværsnitsoptimering fra MDPI Materials Journal-forskning.