Metodi di progettazione per migliorare la rigidità torsionale

Che cos'è la rigidità torsionale?

Rigidità torsionale è quanto bene qualcosa può resistere alla torsione. Pensate a un bastone. Se provate a torcerlo, potrebbe piegarsi o rompersi. Alcuni bastoni si attorcigliano più di altri. Un bastone che non si torce molto ha buona rigidità torsionale.

Noi di Istar Machining contribuiamo a realizzare pezzi con una buona rigidità torsionale.

Perché ci interessa la rigidità torsionale?

La rigidità torsionale ci interessa per molte ragioni importanti:

• Le auto ne hanno bisogno per non tremare
• Gli aerei ne hanno bisogno per volare bene
• Le macchine ne hanno bisogno per funzionare bene
• I componenti durano più a lungo se hanno una buona rigidità torsionale
• Meno scosse significa meno rumore

Elementi che modificano la rigidità torsionale

Questioni materiali

Il modulo di taglio di un materiale ci dice quanto sia in grado di contrastare la torsione. Alcuni materiali sono migliori di altri:

• Acciaio ha un elevato modulo di taglio (G=79 GPa)
• Alluminio ha un modulo di taglio più basso (G=26 GPa)
• Compositi come la fibra di carbonio può essere anche molto buona

Il nostro lavorazione CNC di precisione Il team di Istar Machining aiuta a scegliere il materiale migliore per le vostre esigenze.

Anche la forma è importante

La forma di un pezzo è molto importante per la rigidità torsionale. Il momento d'inerzia polare ci dice quanto una forma sia brava a combattere le torsioni.

Alcune forme funzionano meglio di altre:

• Tubi rotondi lavorare bene
• Forme della scatola lavorare ancora meglio
• Travi a I non funzionano altrettanto bene per la torsione

I modi migliori per rendere i componenti più rigidi contro la torsione

Utilizzare forme chiuse

Forme chiuse come tubi o scatole sono molto meglio di forme aperte.

Guardate questi dati:

Istar Machining è in grado di realizzare queste forme chiuse utilizzando le nostre Curvatura tubi CNC e Saldatura CNC competenze.

Realizzare travi scatolari

Le travi scatolari hanno un'ottima rigidità torsionale. Un test sui telai delle automobili ha dimostrato che:

• I telai a travi scatolari sono 22% più rigido rispetto alle travi di tubi
• Si torcono meno quando si esercita una forza su di loro

Usare buoni materiali

La scelta del materiale giusto fa una grande differenza:

• Le parti in acciaio possono essere 30% più rigido rispetto alle parti in alluminio
• Ma l'alluminio è più leggero
• Le parti in fibra di carbonio possono essere 40% più rigido dell'alluminio con 25% meno peso

Il nostro lavorazione CNC dell'alluminio e lavorazione CNC dell'acciaio I team possono aiutarvi a scegliere quello che funziona meglio.

Rendere le pareti più spesse

Le pareti più spesse aiutano a contrastare meglio la torsione. Ma questo aggiunge peso. Possiamo trovare il giusto equilibrio tra:

• Rigidità sufficiente
• Non troppo pesante
• Non troppo costoso

Aggiungere nervature e supporti

Costole sono come piccole pareti che aiutano le parti a rimanere rigide. Impediscono la torsione senza aggiungere troppo peso.

Istar Machining è in grado di aggiungere nervature ai vostri pezzi con le nostre Lavorazione a 5 assi strumenti.

Usi reali della rigidità torsionale

Auto e camion

Le auto da corsa hanno bisogno di telai molto rigidi. Un buon telaio per auto da corsa ha una rigidità torsionale pari a 1.500 Nm/deg. Ciò significa che:

• L'auto si comporta meglio
• I pneumatici rimangono meglio sulla strada
• L'auto è più sicura

Il nostro lavorazione CNC del settore automobilistico Il team produce componenti per auto che devono essere rigidi e resistenti.

Aerei e cose volanti

Gli aerei hanno bisogno di parti che non si attorciglino ma che rimangano leggere. Per questo motivo utilizzano:

• Telai a sezione scatolare
• Fibra di carbonio parti
• Modi speciali per unire le parti

In Istar Machining, il nostro lavorazione CNC aerospaziale Il team sa come realizzare le parti leggere e rigide di cui gli aerei hanno bisogno.

Grandi macchine

Le macchine e i robot di fabbrica devono essere molto rigidi per funzionare correttamente. Se si torcono:

• Producono parti scadenti
• Si rompono più velocemente
• Non sono sicuri

Contribuiamo alla realizzazione di queste parti di macchina con i nostri CNC industriale e lavorazione robotica competenze.

Come verificare se il pezzo è sufficientemente rigido

Esistono due modi principali per verificare la rigidità torsionale:

Test al computer (FEA)

Possiamo utilizzare ANSYS o altri programmi informatici per vedere se un pezzo si torcerà troppo prima di produrlo.

Test nel mondo reale

Possiamo anche testare pezzi reali con macchine speciali che:

• Torcere il pezzo con una forza nota
• Vedere quanto si muove
• Diteci se è abbastanza rigido

Errori comuni delle persone

Quando si realizzano pezzi che necessitano di una buona rigidità torsionale, non farlo:

• Concentrarsi solo su quanto è forte (la rigidità è diversa dalla forza)
• Dimenticatevi di dove le forze spingono o tirano
• Mancano i punti in cui la forma cambia velocemente
• Cercare di risparmiare troppo peso

Come la lavorazione Istar aiuta a realizzare parti più rigide

In Istar Machining abbiamo molti modi per aiutare a realizzare pezzi con una buona rigidità torsionale:

1. Vi aiutiamo a scegliere il materiale migliore
2. Suggeriamo le forme migliori
3. Utilizziamo design a sezione chiusa quando possibile
4. Possiamo aggiungere nervature e sostegni nei punti giusti
5. Testiamo i pezzi per assicurarci che funzionino correttamente

Caso di studio: Migliorare un albero di trasmissione

Un albero di trasmissione per auto ha bisogno di una buona rigidità torsionale. Abbiamo aiutato un cliente con:

1. Passaggio da una forma aperta a un tubo chiuso
2. Realizzazione del tubo con pareti più spesse nei punti di sollecitazione
3. Utilizzo di una lega di acciaio migliore
4. Aggiunta di piccole costole alle estremità

La parte nuova era:

• 35% più rigido
• Solo 10% più pesante
• Molto meno probabile che si rompa

I migliori materiali per la rigidità torsionale

Ecco i materiali migliori se avete bisogno di una buona rigidità torsionale:

Il nostro lavorazione CNC del titanio Il team è in grado di realizzare pezzi con questi materiali speciali.

Come risparmiare denaro rimanendo rigidi

Si può risparmiare e avere comunque una buona rigidità torsionale:

• Utilizzare forme chiuse (rende i pezzi più rigidi di 4-100×)
• Mettete il materiale dove è più utile
• Utilizzare la progettazione al computer per trovare la forma migliore
• Aggiungere le costine invece di rendere tutto più denso

In questo modo è possibile ridurre i costi 12-18% mantenendo la stessa rigidità.

Passi per migliorare la rigidità torsionale dei vostri pezzi

Seguite questi passaggi per rendere le parti più rigide:

1. Iniziare con la forma - Utilizzare forme chiuse come tubi o scatole
2. Scegliere un buon materiale - Un modulo di taglio più elevato significa maggiore rigidità
3. Aggiungere le costole - Mettere le nervature nei punti in cui la parte potrebbe subire maggiori torsioni
4. Prova - Utilizzare computer o test reali per verificare il progetto
5. Realizzarlo - Lavorate con esperti come Istar Machining per costruirlo nel modo giusto

Perché lavorare con Istar Machining

Quando avete bisogno di pezzi con una buona rigidità torsionale, Istar Machining vi aiuta perché:

• Sappiamo tutto su momento d'inerzia polare e modulo di taglio
• Abbiamo realizzato molti componenti rigidi per auto, aerei e macchine.
• Possiamo utilizzare molti materiali come acciaio, alluminio, e fibra di carbonio
• Abbiamo strumenti come ANSYS per testare i progetti prima di realizzarli
• Realizziamo parti che non si attorcigliano, non si rompono e non si guastano.

Conclusione

La realizzazione di componenti con una buona rigidità torsionale è fondamentale per molti dei nostri prodotti. Dalle automobili agli aerei, fino alle macchine, i componenti che resistono alla torsione funzionano meglio, durano più a lungo e garantiscono la sicurezza delle persone.

Utilizzando forme chiuse, scegliendo i materiali giusti e collaborando con esperti come Istar Machining, è possibile realizzare pezzi che rimangono rigidi e resistenti.

Avete bisogno di aiuto per realizzare parti più rigide? Contatto Istar Machining oggi!

Note a piè di pagina

[^1]: I dati sulle sezioni chiuse rispetto a quelle aperte provengono da una ricerca di Fictiv sui metodi di progettazione della rigidità torsionale. [^2]: La statistica secondo cui i telai a travi scatolari sono più rigidi di 22% rispetto alle travi a tubi è tratta da "Research on Test Methods of Frame Torsional Rigidity" pubblicato da Atlantis Press. [^3]: Rigidità torsionale del telaio delle auto da corsa di Formula SAE pari a 1.500 Nm/deg da documenti di ricerca del Dipartimento di Ingegneria dell'Università del Michigan. [^4]: Statistiche sui polimeri rinforzati con fibre di carbonio (CFRP) su 40% di aumento della rigidità con 25% di risparmio di peso da test dell'industria aerospaziale. [^5]: Riduzione dei costi del 12-18% attraverso l'ottimizzazione della sezione trasversale da una ricerca del MDPI Materials Journal.