Жесткость: Алюминий vs Сталь
Не знал куда запостить. но все-таки связано со станкостроением поэтому сюда решил…
итак вопрос следующий: захотелось сравнить прочностные характеристики 2 различных деталей на изгиб. в Autodesk Inventor’е имеется Stress Analysis. но то что он выдает после расчетов мне как филькина грамота: Von Mises Stress, 1st Principal Stress, 3rd Principal Stress итд… в общем цифры какие-то есть а их значение совершенно непонятно 😦(((
в общем на пальцах так:
какая из деталей будет прочнее на изгиб?
какая будет прочнее на кручение винтом?
судя по цветным шкалам - двутавр, как минимум в три раза прочнее, чем швеллер
Так всё-таки- жёсткость, или прочность интересует?
Для начала двутавр гнуть в этой плоскости неправильно он на это не расчитан, также как и швеллер. Во вторых тебе нужна жескость, а ты меряешь напряжение. Там есть в инвенторе смещение, покажет сразу в мм.
Если нужно кручение то нужно приставить силы которые будут детали скручивать а не как у тебя. Но сразу скажу что открытые профили плохо работаю на кручение. Также ты не неаписал здесь силу которую ты прикладываешь.
Если хочешь я тебе смоделирую, говори какой тавр и какая сила, у меня инвентор с библиотекой, там реальные профили джеталей а не как у тя, таких как у тебя не бывает.
olkogr:
таких не бывает, я знаю - я сам их нарисовал.
я вот думаю как лучше сделать платформу на оси Z на которой будет стоять шпиндель. и варианта 2: либо (а) сварная конструкция паз-в-паз из стали скажем 6 мм толщины (вес 7 кг на длине 600мм), либо (б) дюралевые плиты порезаны и скручены перпендикулярно + посажены на клей (порядка 6 кг на той же длине).
поскольку ход оси Z пока что планируется 250-300мм то платформу сделал для начала длиной 600мм. и хотел сопоставить что из них будет жестче и лучше сопротивляться боковым нагрузкам и вращательным.
PS. да, в расчетах силу приложил 100Н
PS2. речь про большой кондовый тяжелый станок для глубокой фрезеровки цветмета.
народ,
все-таки, пжлста подкиньте идейку из чего оптимальнее сделать платформу?
// станок для резки всего от деревяшек до цветмета (и вероятно выше)
на платформе будут висеть:
- шпиндель ER-20 на 2.2 кВт с понижающим редуктором 5.2 : 1 (диапазон 8000-24000 об/мин понижается до 1538 - 4615 об/мин). вес шпинделя 5 кг
- кабель канал с проводами и шлангами ОЖ + СОЖ. вес около 1 кг
- ШД весом 1.5 кг
всем этим я хочу резать алюминий со съемом до 5мм глубиной за проход фрезой, скажем, ф10.0мм.
и самое главное - ход оси Z планируется 250-300мм.
из чего делать платформу? облазил яндекс в поисках фоток, картинок - безрезультатно…
Так для начала что в твоем понимании платформа?
5мм за проход это вообще …
Ты посмотри сколько на зуб попадает…
Если платформа зет это то к чему крепятся каретки игрик, то та ни двутавр ни швеллер не пойдет оптимально. Нужна труба прямоугольная толстостенная, ее шлифануть с двух сторон и вуаля.
(1) поковырялся немного в Stress Analysis’е и пришел к выводу что швелер из Aluminium-6061 с толщиной полок (и высотой 60мм) и стенки в 15мм при прочих равных будет жестче чем стальной двутавр (из примеров выше). упражнялся с силой в 1000Н и продавливал по центру; смотрел на прогиб в мм.
поэтому исхожу что нужно отлить цельный дюралевый швелер.
(2) платформа - это подвижная часть на которой висит шпиндель:
Ты это люминий найди сначала (сплав с закалкой) Возьми швеллер стальной подбери и буш удивлен жескостью (думаю 16-18 сайдет) тока не гризи его изнутри, жескость пропадет
не совсем понял жесткостью чего я буду удивлен? алюминия? стали 16-18?
конструкция прикольная, тока швеллер изнутри не плоский
я имею ввиду чо швеллер 18 в твоей конструкции победит люминь
и люминь этот ты не найдешь
пиши в асю 345667031
пока не сплю…
платформа - это подвижная часть на которой висит шпиндель:
Настоятельно предлагаю сделать везде, где только можно, усиливающие рёбра. А подвижную часть(где шпиндель) сделать коробчатой.
При обработке металла с таким вылетом(300мм) жёсткость ой как нужна.
На картинке- конструкция головы Z для деревообрабатывающего 3000х1000х150мм.
Надеюсь на достаточную для дерева жёсткость.
Материалы- плита Ст10. 10мм., Д16- 30мм.
Aluminium-6061
Этот сплав - аналог нашего АМГ. Абсолютно не стоек к деформации. Оно и правильно - он был специально изобретен, чтобы. скажем, внутреннюю часть ниши шасси “в один удар” изготавливать. А также всякие там зализы, обтекатели и прочее.
Хотите прочный алюминиевый сплав - ищите В95 (он же 7075). Надеюсь, то, из чего делается лонжерон самолета, и на станок вполне пойдет.
Этот сплав - аналог нашего АМГ
6061- АД33
Отличается хорошей усталостной стойкостью.
Применяется(применялся) для изготовления лонжеронов лопастей вертолётов.
Каюсь - с 6063 перепутал.
Но один черт - что 6063, что 6061 - сплавы, рассчитанные на хорошую свариваемость, пластические деформации, а 6061 - еще куется и склеивается (что как раз и нужно для лопасти)
Для станка - или Д16Т с закалкой или В95.
какая из деталей будет прочнее на изгиб?
У вас же на графиках деформаций все видно: если приложить одинаковой давление в точке, обозначенной стрелкой, то верхняя заготовка прогнется в максимуме на 1,199мм а нижняя только на 0,3918мм. Поэтому двутавр тут явно проигрывает.
судя по цветным шкалам - двутавр, как минимум в три раза прочнее, чем швеллер
в 3 раза слабее)))
Nikomas: ну вот спрашивается, как вы из графика определили что верхняя заготовка прогнется на 1.199мм, а нижняя на 0.3918мм?
и почему настолько а не на другие числа которые нарисованы на шкале?
и вообще единицы измерения этой шкалы - мегапаскали (MPa)
график этот изображает результаты von Mises Stress. что это такое - я понятия не имею.
немного повозившись с программным пакетом я научился вроде определять деформацию в единицах длины… но это другие графики…
Nikomas: ну вот спрашивается, как вы из графика определили что верхняя заготовка прогнется на 1.199мм, а нижняя на 0.3918мм?
там же рядом с графиком стоят цифры которые соответствуют определенному цвету. А значит посредине максимальный прогиб (до красного цвета) и максимальные значения.
еще раз: эти цифры - мегапаскали. в паскалях измеряется давление.
вот сравнение деформаций в мере длины.
во всех случаях платформа фиксировалась в 2х точках нижней плоскости: (а) с торца и (б) посередине. была приложена сила в 1000Н на плоскость оставшейся “половины”.
результаты смещения (на этот раз в миллимтерах) представлены ниже:
примечательно что шкала для швелеров одинаковая, а различить “радужку” по рисунку проблематично. в целом деформации очень похожи.
кроме этого примечательно что алюминиевый швелер просто изогнулся в то время как у стальных швелеров еще была тенденция к “развороту” полок.
если смотреть на абсолютные значения то груз в 100 кг прогибает алюминий на 0.11 мм, а сталь (12П и 14П) на 0.08 мм.
мне кажется, что такое вполне приемлемо. я не предполагаю что такая нагрузка может возникнуть во фремя фрезеровки алюминия при работающей фрезе… поправьте если я ошибаюсь.
На графике напряжение внутри металла. И график показал что в двутавре напряжение намного больше, и наверно ИМХО прогнется он меньше швеллера. Но все равно для таких конструкций есть двутавр с широкими полками (колонный) Так и швеллер широкоплочный, но где его найти…
Если есть достуа к станочному оборудованию, то возьми 16 лист, нарежь заготовок, шлифани и скрути по форме швеллера болтами. Можно сверху нескольо перемычек сделать, хотя если все рвоно то они не нужны.
Разницы в швеллерах нету так как разница в полках 14 ы 12 всего ничего.
Ты сылу неправильно приложил, нарисуй шпиндель с креплением, он же еще на выносе тяни за фрезу. и при той же силе у тя будет уже 0,2мм. Сил в 100 кг статических не будет, а вот динамические могут быть. Я бы на меньше не считал.
возьми 16 лист, нарежь заготовок, шлифани и скрути по форме швеллера болтами
речь про алюминий или сталь?
если я соберу швелер из одной стенки и 2 полок то как в инвенторе указать что они не являются одним целым а соединены только на болтах в отдельных точках? (для целей расчета нагрузки в Stress Analys’е) ?
Прога этого не учтет просто так, так как оно подумает что это одна деталь. Нужно в связях указать степень свободы, потом подбирать болты, но оно тогда не учтет силу трения. Короче легче закрутить так болты чтоб сила трения была больше чем сила сдвигающая полку от основы, тогда можно щитать также как ты просто.
Я говорил про сталь, люминь не шлифуется.
сталь 16мм толщиной будет весить 16+ кг!! плюс шпиндель 5 кг… плюс кронштейны, кабель каналы, провода, шланги с жидкостью… ну пусть еще 1 кг.
еще 1.5 кг на ШД… еще будут рельсы (3кг)… и еще винт 0.5кг к примеру… итого 16+5+1+1.5+3+0.5 = 27 кг… это как-то перебор мне кажется…
ШД 57х110 = 24кгс… маловато будет по-моему…
итого 16+5+1+1.5+3+0.5 = 27 кг
У меня “голова” Z весит 50кг. Для обработки стали при ходе в 300мм. жёсткости маловато, приходится осторожничать, снимать по 0,2…0,3мм.
Не скупитесь на усиления, если работать будете по металлам- окупится.
50 кг это только подвижная часть?