Велосипедный петух из пластика на 3d-принтере

Подписаться на 3Dtoday
visockiy
Идет загрузка
Загрузка
20.06.18
2386
15
печатает на RepRap
3D-моделирование
34
Статья относится к принтерам:
RepRap
В прошлом году, на очередной велосипедной покатущке в лесу и сломал крепление переключателя скоростей, так называемый "петух". Новая алюминиевая​ деталь стоит в районе 500 рублей, а ломается она относительно часто, если ты любитель кататься по лесу.
Вообще, петух - это расходник, который должен в непредвиденной ситуации принести себя в жертву, спасая переключатеь и раму.
На фото показан сам петух:
PREVIEW
Ну и я, как жлоб, решил разработать своё крепление, которое можно напечатать на принтере. Естесна, что из материалов у меня только пластик, у которого прочность ниже ниже чем у алюминия. Значит прочность будем делать эквивалентной или выше, изменяя геометрию петуха и увеличивая площадь рабочего сечения.
Нарисовал в solidworks крепление и начал заниматься исследованиями на прочность и оптимизацией в пакете solidworks simulation.
Граничные условия:
- фиксированная геометрия на верхних отверстиях;
- сила приложена на внутреннюю стенку отверстия с резьбой, куда вкручивается переключатель и направлена на "разворачивание". Я погуглил фото сломанных петухов и не показалось, что именно от такой силы они ломаются
- силу приложил 10 Н (сама сила значения не имеет т.к.. интересует только сравнение алюминиевого с пластиковым креплением)

Результаты расчета:

1 исследование: копия алюминиевого петуха. Материал: Д16Т. Запас прочности: 7
85c97243e3749e05f5ca04c324800725.jpg
2 исследование: копия алюминиевого петуха, сделанная из пластика. Материал: ABS. Запас прочности: 2.2.
f47f1186246b4ace0c6b1744b56c3945.jpg
После этого начал увеличивать площадь "опасного" сечения. Также добавил тягу от петуха до отверстия крепления багажника для поперечной жесткости. Получил следующий результат:

3 исследование: усиленная версия. Материал: ABS. Запас прочности 17
0bd366824d7db8f1ab79979d80975655.jpg
после чего я его распечатал из ABS 2 штуки (одну на запас), установил и поехал кататься. Надо сказать, что жесткость заметно ниже и переключения стали не такими четкими. Если говорить о прочности: катаясь пол-года с такой геометрией сломал его 3 раза
1) Переносил велосипед через высокий бордюр и зацепил его переключателем. (алюминиевый скорее всего бы погнулся)
2) Зимой попал в высокую колею и получилось, что всем весом упал на переключатель

3) На спуске с горы со скоростью около 35 км/ч по корням просто оторвало (хотя эксплуатировал его в худших условиях)

Заметил, что со временем видно слабое расслоение пластика в месте изменения толщины, в следствии больших выбраций. Последний петух с незначительными доработками печатался из PETG. По первым ощущениям, ведет он себя лучше в плане жесткости, а межслойная адгезия пластика должна пофиксить расслоение.

Вывод: результат считаю позитивным и переход на классический алюминиевый петух не планирую.
86a7c02d24dc2bab00ee2f97daf72003.jpg
Подписаться на 3Dtoday
34
Комментарии к статье

Комментарии

20.06.18 в 11:51
1
Забыл упомянуть. Для крепления на раме есть специальные отверстия для гаек с задней стороны, а переключатель просто вкручивается в пластик
20.06.18 в 12:27
2
Следующим этапом ждём ленивец (натяжной ролик) из нейлона и отчёт о стойкости))
20.06.18 в 13:19
1
Вот это сильное испытание 3D печати, в реальных условиях) а ацетоновую баню делали?
20.06.18 в 13:32
1
Сначала мысли о бане были, чтоб сделать структуру более однородной, но подумал, что много толку не будет и надо помнить, что эта деталь нужна, чтоб ломаться). А расслаивание я заметил относительно недавно, к этому времени я уже полностью перешел на PETG.
21.06.18 в 09:53
1
Я тоже сначала так думал, но вчера решил поэкспериментировать с ABS пластиком. Напечатал 3 экземпляра пластинки (2х15х30мм) с отверстием для безмена. Первая- контрольная, вторая лежала в духовке при 105 градусах (примерно) 2.5 часа, третью обмазал дихлорметаном кисточкой. В итоге разница по прочности на излом по слоям между контрольным и остальными вариантами получилась в 4 раза, между дихлорметаном и печкой разницы не увидел.
20.06.18 в 16:20
1
Я сыну поставил готовую стальную скобу для защиты переключателя при падении (для неё, как раз, и отверстия с резьбой в раме были).
20.06.18 в 23:14
0
А % заполнения? В солиде конечно так в лоб пластик считать нечестно, но лучше вариантов нету(( Если только самому заскриптовать материал с негомогенной структурой.
21.06.18 в 03:36
0
Заполнение 100 % конечно. Работа петуха, при тих нагрузках идет в плоскости XY, а в ней материал можно считать изотропным. Да и не нужна супер точность, интересна была только возможность замены алюминия на пластик)
21.06.18 в 00:06
0
Модели не будет? (

Я бы еще раскатал губу на файлы SW)) Хочется тоже поэкспериментировать.
21.06.18 в 04:36
1
21.06.18 в 05:35
0
Повеселили, петухи из пластика. Вы бы ещё из дерева выточили))))) Литые петухи за 500 руб тоже себя не очень хорошо зарекомендовали, так как они делаются преимущественно в китае, и соответственно из китайского металла. В практике хорошо себя зарекомендовали отечественные фрезерованные петухи, ребята из Екатеринбурга делают. Вот ссылка на вашу модель петуха http://xn--80abmlcanmlg3f.xn--p1ai/products/petuhi/petuh_f14
21.06.18 в 07:11
0
Ну идеальным решением является стальная скоба, защита переключателя.

А если так хочется возиться с пластиком, то могу порекомендовать в качестве материала PET-G.
21.06.18 в 11:10
0
Такое себе идеальное решение. Это самое стрёмное что можно увидеть на велосипеде. Было бы оно идеальное оно или было бы у всех или поставлялось бы в стоке.
26.06.18 в 06:20
0
У меня знакомый делал, посовещавшись модель была усилена по более.
Откатал он месяца два, заменил на стандартную, эту оставил на всякий случай.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Настройка тока шаговых двигателей на драйверах TMC2100/TMC2130/TMC2208

Перистальтический насос

7 причин посетить Autodesk University Russia 2018, если вы работаете в промышленности

Обзор применения 3D-печати в электронике

Где этот артефакт?!

Кто станет брендом аддитивных технологий 2018 года? Номинация лучших от 3D Print Expo и SIU System