Metode Desain untuk Meningkatkan Kekakuan Puntir

Apa yang dimaksud dengan Kekakuan Torsional?

Kekakuan puntir adalah seberapa baik sesuatu dapat menahan puntiran. Bayangkan sebuah tongkat. Jika Anda mencoba memelintirnya, tongkat tersebut bisa bengkok atau patah. Beberapa tongkat lebih banyak melintir daripada yang lain. Tongkat yang tidak banyak terpuntir memiliki kekakuan puntir yang baik.

Di Istar Machining, kami membantu membuat suku cadang yang memiliki kekakuan puntir yang baik.

Mengapa Kita Peduli Tentang Kekakuan Puntir?

Kami peduli dengan kekakuan puntir karena berbagai alasan besar:

• Mobil membutuhkannya agar tidak goyang
• Pesawat membutuhkannya agar bisa terbang dengan baik
• Mesin membutuhkannya agar dapat bekerja dengan baik
• Suku cadang bertahan lebih lama jika memiliki kekakuan puntir yang baik
• Lebih sedikit guncangan berarti lebih sedikit kebisingan

Hal-hal yang Mengubah Kekakuan Puntir

Masalah Material

The modulus geser dari suatu bahan memberi tahu kita seberapa baik bahan tersebut dapat melawan puntiran. Beberapa bahan lebih baik daripada yang lain:

• Baja memiliki modulus geser yang tinggi (G = 79 GPa)
• Aluminium memiliki modulus geser yang lebih rendah (G = 26 GPa)
• Komposit seperti serat karbon juga bisa sangat bagus

Kami pemesinan CNC presisi tim di Istar Machining membantu memilih material terbaik untuk kebutuhan Anda.

Bentuk Juga Penting

Bentuk suatu bagian sangat besar untuk kekakuan puntir. Bagian yang sangat besar momen inersia kutub memberi tahu kita seberapa baik bentuknya dalam melawan tikungan.

Beberapa bentuk bekerja lebih baik daripada yang lain:

• Tabung bundar bekerja dengan baik
• Bentuk kotak bekerja lebih baik lagi
• Balok-I tidak bekerja dengan baik untuk memutar

Cara Terbaik untuk Membuat Bagian yang Lebih Kaku Terhadap Puntiran

Gunakan Bentuk Tertutup

Bentuk tertutup seperti tabung atau kotak jauh lebih baik daripada bentuk terbuka.

Lihatlah data ini:

Istar Machining dapat membuat bentuk-bentuk tertutup ini dengan menggunakan Pembengkokan tabung CNC dan Pengelasan CNC keterampilan.

Membuat Balok Kotak

Balok kotak sangat baik untuk kekakuan puntir. Sebuah tes pada rangka mobil menunjukkan:

• Rangka balok kotak adalah 22% lebih kaku dari balok pipa
• Mereka tidak terlalu banyak berputar ketika ada gaya yang diberikan pada mereka

Gunakan Bahan yang Baik

Memilih bahan yang tepat membuat perbedaan besar:

• Bagian-bagian baja dapat berupa 30% lebih kaku dari bagian aluminium
• Tapi aluminium lebih ringan
• Bagian serat karbon dapat berupa 40% lebih kaku dari aluminium dengan Berat 25% lebih ringan

Kami mesin CNC aluminium dan mesin CNC baja dapat membantu Anda memilih mana yang terbaik.

Membuat Dinding Lebih Tebal

Dinding yang lebih tebal membantu melawan puntiran dengan lebih baik. Tetapi hal ini akan menambah bobot. Kita bisa menemukan keseimbangan yang tepat di antaranya:

• Kekakuan yang cukup
• Tidak terlalu berat
• Tidak terlalu mahal

Tambahkan Tulang Rusuk dan Penyangga

Tulang rusuk seperti dinding kecil yang membantu komponen tetap kaku. Mereka berhenti berputar tanpa menambah terlalu banyak beban.

Istar Machining dapat menambahkan rusuk ke bagian Anda dengan Pemesinan 5-sumbu alat.

Penggunaan Kekakuan Puntir di Dunia Nyata

Mobil dan Truk

Mobil balap membutuhkan rangka yang sangat kaku. Rangka mobil balap yang baik memiliki kekakuan puntir sebesar 1.500 Nm/deg. Ini berarti:

• Mobil menangani lebih baik
• Ban tetap berada di jalan dengan lebih baik
• Mobil lebih aman

Kami mesin CNC otomotif tim membuat suku cadang untuk mobil yang harus kaku dan kuat.

Pesawat dan Benda Terbang

Pesawat membutuhkan komponen yang tidak melintir tetapi juga tetap ringan. Inilah mengapa mereka menggunakannya:

• Bingkai bagian kotak
• Serat karbon bagian
• Cara khusus untuk menyatukan bagian-bagiannya

Di Istar Machining, kami pemesinan CNC kedirgantaraan tahu bagaimana membuat bagian yang ringan dan kaku yang dibutuhkan pesawat.

Mesin Besar

Mesin dan robot pabrik harus sangat kaku untuk bekerja dengan benar. Jika mereka terpelintir:

• Mereka membuat bagian yang buruk
• Mereka pecah lebih cepat
• Mereka tidak aman

Kami membantu membuat bagian-bagian mesin ini dengan CNC industri dan pemesinan robot keterampilan.

Cara Menguji Apakah Bagian Anda Cukup Kaku

Ada dua cara utama untuk menguji kekakuan puntir:

Pengujian Komputer (FEA)

Kita dapat menggunakan ANSYS atau program komputer lainnya untuk melihat apakah suatu bagian akan terpuntir terlalu banyak sebelum kita membuatnya.

Pengujian Dunia Nyata

Kami juga dapat menguji suku cadang asli dengan mesin khusus yang:

• Memutar bagian dengan gaya yang diketahui
• Lihat seberapa banyak ia bergerak
• Beritahu kami jika sudah cukup kaku

Kesalahan Umum yang Sering Dilakukan Orang

Saat membuat bagian yang membutuhkan kekakuan puntir yang baik, jangan lakukan:

• Fokus hanya pada seberapa kuatnya (kekakuan berbeda dengan kekuatan)
• Lupakan tentang di mana gaya akan mendorong atau menarik
• Melewatkan tempat yang bentuknya berubah dengan cepat
• Cobalah untuk menghemat terlalu banyak berat badan

Bagaimana Mesin Istar Membantu Membuat Suku Cadang yang Lebih Kaku

Di Istar Machining, kami memiliki banyak cara untuk membantu membuat komponen dengan kekakuan puntir yang baik:

1. Kami membantu memilih bahan terbaik
2. Kami menyarankan bentuk terbaik
3. Kami menggunakan desain bagian tertutup bila memungkinkan
4. Kita bisa menambahkan rusuk dan penyangga di tempat yang tepat
5. Kami menguji suku cadang untuk memastikan mereka bekerja dengan benar

Studi Kasus: Menjadikan Poros Penggerak Lebih Baik

Poros penggerak mobil membutuhkan kekakuan puntir yang baik. Kami telah membantu seorang pelanggan:

1. Mengubah dari bentuk terbuka menjadi tabung tertutup
2. Membuat tabung dengan dinding yang lebih tebal pada titik-titik tegangan
3. Menggunakan paduan baja yang lebih baik
4. Menambahkan tulang rusuk kecil di ujungnya

Bagian yang baru adalah:

• 35% lebih kaku
• Hanya 10% yang lebih berat
• Jauh lebih kecil kemungkinannya untuk rusak

Bahan Terbaik untuk Kekakuan Puntir

Berikut ini adalah bahan terbaik jika Anda memerlukan kekakuan puntir yang baik:

Kami mesin CNC titanium tim dapat membuat suku cadang dari bahan khusus ini.

Cara Menghemat Uang Sambil Tetap Tegar

Anda dapat menghemat uang dan tetap memiliki kekakuan puntir yang baik:

• Gunakan bentuk tertutup (membuat bagian 4-100× lebih kaku)
• Letakkan materi di tempat yang paling membantu
• Gunakan desain komputer untuk menemukan bentuk terbaik
• Tambahkan tulang rusuk alih-alih membuat segalanya lebih tebal

Hal ini dapat memangkas biaya sebesar 12-18% sambil mempertahankan kekakuan yang sama.

Langkah-langkah untuk Meningkatkan Kekakuan Puntir Bagian Anda

Ikuti langkah-langkah berikut ini untuk membuat bagian yang lebih kaku:

1. Mulailah dengan bentuk - Gunakan bentuk tertutup seperti tabung atau kotak
2. Pilih bahan yang bagus - Modulus geser yang lebih tinggi berarti lebih kaku
3. Tambahkan tulang rusuk - Letakkan tulang rusuk di tempat yang paling mungkin terpuntir
4. Mengujinya - Gunakan komputer atau tes nyata untuk memeriksa desain
5. Buatlah - Bekerja sama dengan para ahli seperti Istar Machining untuk membangunnya dengan benar

Mengapa Bekerja Dengan Istar Machining

Ketika Anda membutuhkan suku cadang dengan kekakuan puntir yang baik, Istar Machining dapat membantu Anda:

• Kami tahu semua tentang momen inersia kutub dan modulus geser
• Kami telah membuat banyak komponen kaku untuk mobil, pesawat, dan mesin
• Kita dapat menggunakan banyak bahan seperti baja, aluminiumdan serat karbon
• Kami memiliki alat bantu seperti ANSYS untuk menguji desain sebelum membuatnya
• Kami membuat suku cadang yang tidak terpuntir, patah, atau rusak

Kesimpulan

Membuat komponen dengan kekakuan puntir yang baik adalah kunci untuk banyak hal yang kami buat. Dari mobil hingga pesawat hingga mesin, komponen yang tahan terhadap puntiran akan bekerja lebih baik, bertahan lebih lama, dan membuat orang tetap aman.

Dengan menggunakan bentuk tertutup, memilih bahan yang tepat, dan bekerja sama dengan para ahli seperti Istar Machining, Anda dapat membuat komponen yang tetap kaku dan kuat.

Perlu bantuan untuk membuat bagian yang lebih kaku? Hubungi Istar Machining hari ini!

Catatan kaki

[^1]: Data pada bagian tertutup vs terbuka berasal dari penelitian oleh Fictiv tentang metode desain kekakuan torsi. [^2]: Statistik mengenai rangka balok kotak yang lebih kaku dari balok pipa berasal dari "Penelitian tentang Metode Uji Kekakuan Torsi Rangka" yang diterbitkan oleh Atlantis Press. [^3]: Kekakuan torsional Sasis Mobil Balap Formula SAE sebesar 1.500 Nm/deg dari makalah penelitian Departemen Teknik Universitas Michigan. [^4]: Statistik polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) pada 40% meningkatkan kekakuan dengan penghematan berat 25% dari pengujian industri kedirgantaraan. [^5]: Pengurangan biaya 12-18% melalui optimasi penampang melintang dari penelitian Jurnal Material MDPI.