Design för en 3D tryckt kulinariska centrifug (10 / 10 steg)

Steg 10: Virtuell provning och simulering

För att bedöma utförandet av rotorn och prov tube innehavare (delar av centrifug som upplever överlägset och utanför de mest stress) en enkel FEA stress analys utfördes på varje del. Resultat erhölls för både stress agerar på delar och skalad förskjutningen upplevs av rotor och prov tube innehavare. Resultat för båda testerna visade att delarna skulle ha tillräcklig mekanisk motståndskraft att motstå de krafter som ställs på dem under Centrifugera drift.

Rotor Stress analys

För en perfekt skiva genererar rotation ett konstant tillstånd av stress över ytan. Så, för centrifugrotorns, stress fördelningen bestäms uteslutande av geometrin för delen. I stressen för diagram för rotorn, den mer gröna en region är färgad, den större stress agerar på denna region, och ju mer blå a-regioner är, desto lägre stress. Vi kan se att peak stress i delen sker i ekrarna nära drivaxeln. Detta verkar intuitivt korrekt eftersom dessa ekrar har den minsta tvärsnittsarean för varje region. Dock även med 1,75 deplacement skalan alla figurerna i detta steg erfar delen liten deformation. Dock bör uppstå problem med strukturella integritet, det är tydligt att dessa problem uppstår först på ovan nämnda ekrarna. Således, om rotorn inte utföra i verkliga tester, dessa områden blir den första måltavlan för förstärkning.

Rotor deplacement analys

Om man skulle föreställa sig spinning en mjuk lera disk om dess geometriska centrum, skulle man förvänta sig att se lera materialet tvingade bort bildar centrera av rotation, mot omkretsen av disken. Detta väntat intuitivt beteende illustreras tydligt i diagrammet över rotor. Färgskalan används i diagrammet spänner från blå, grön, gul, röd, i ökande förskjutning. Vi kan tydligt se att förskjutning ökar med avståndet från rotationsaxeln. Vi kan också se att delen även med en förskjutning skala från 1,75, erfar minimal deformation. I teorin kan ska rotorn uppleva plastisk deformation av tillämpad kraft (vilket det borde inte, med tanke på att det kommer att göras från ABS, PLA eller några andra termoplast som har en hög avkastning peka) ett metal-band placeras runt rotorn för att lägga till ytterligare styrka mot förskjutning.

Provanalys Tube innehavaren Stress

I diagrammet av stress i röret provhållare, notera att delen är fäst vid rotorn av pinnarna på toppen av lappa. Den kraft som verkar på prov tube innehavare genereras av rotation av rotorn. Som med rotor stress analys, färg regioner som är mer grönt i upplevelser mer stress än blåare regioner. Vi kan se att peak stress uppstår vid basen av gångjärn pinnarna. Detta förefaller vara förenlig med intuitivt förväntade resultat. Lyckligtvis, testet visar att omfattningen av stress på gångjärn pinnarna inte är stora nog att orsaka mekaniska fel.

Näst högsta område av stress är i centrera av bit bredvid fönstret skuren i pjäsen. Detta resultat är också att vänta, eftersom denna region är den tunnaste regionen i delen.

Provanalys Tube innehavaren förskjutning

I både stress och deplacement analyser på röret provhållaren, centripetalkraften fungerar ned (eller i riktning från gångjärnet pinnarna till spetsen av innehavaren). Så som var fallet med rotorn, upplevs den största förskjutningen av punkten längst bort från axeln av rotation av centrifug. Det avsnitt som erfar den största deformationen till följd av den tillämpade kraften är dock, igen, den tunnaste regionen tube provhållare, det mellersta området. Men det finns två faktorer att beakta när man analyserar kraftutveckling av röret provhållaren: först diagrammet skapades med en förskjutning skala av 1,75 att lätta visualisering och det andra under drift, prov tube innehavare kommer att innehålla centrifugrör som kommer att bidra ytterligare styrka att den mellersta delen av röret provhållaren.

Slutsats

Enligt de studier som genomförts på datorn, har både rotorn och prov tube innehavare mekanisk motståndskraft att motstå de krafter som ställs på dem under Centrifugera drift. Även om, för att bekräfta att delarna har den nödvändiga styrkan att överleva, verkliga tester skall utföras. Dock ger studier analyseras i detta steg värdefull information om de svagaste delarna av varje komponent, och därmed användbar information om det visar sig önskvärt att förstärka delar.