Влияние веса головы на резонанс

Кто-то переделывает голову на директ, основываясь на том предположении, что даже после такой переделки её вес будет меньше веса стола (имеется в виду дрыгостол). Другие боятся увеличить вес головы даже на 100 грамм, объясняя это тем, что вся механика может быть на это не рассчитана.

Попробуем разобраться в одном из аспектов увеличения веса головы – резонансе и его изменении на примере Ender-3 Pro и 2in1 головы моей разработки. Она позволяет снять один или оба экструдера. Можно конечно взять любую голову и просто навешивать грузики, но мне ещё интересно было испытать именно свою разработку. В итоге получилось три варианта:

1. Боуден, экструдер установлен на штатное крепление экструдера эндера - вес головы 309 грамм
2. Один экструдер - вес головы 531 грамм
3. Два экструдера – 753 грамм

Для сравнения - вес стола у меня 1200 грамм, то есть даже в двух-экструдерном варианте, голова получилась легче его на треть.

Для теста резонанса была взята модель и распечатана с этими тремя вариантами головы.

Условия: Ускорение 4000, скорости 60,70,80,90,100.

Резонанс рассчитывается в соответствии с описанием:

Частота резонанса = V • N / D, где

• V– скорость мм/с
• N–количество волн от резонанса
• D–расстояние

Чтобы не путаться с замерами, сделал фотографии, и нарисовал вспомогательные линии. В итоге получились вот такие картинки:

Боуден:

Один экструдер

Два экструдера

Стол:

Таблица с замерами.

Т.к. в формуле есть скорость, замеры сделал на разных скоростях, чтобы оценить её влияние.

И таблица с результатами

Выводы:

1. Согласно рекомендациям с того же сайта, смысл что-то укреплять или уменьшать движущуюся массу есть, только если частота резонанса меньше 20-25 Гц. В моём случае минимальная полученная величина 38Гц. То есть укреплять ничего не надо, как и уменьшать вес, всё и так отлично, с минимум двойным запасом. Отчасти это подтверждает и то, что я делал подобные тесты резонанса до и после установки косынок на раму, и изменения в частоте были на уровне погрешностей измерения.
2. Увеличение скорости уменьшает частоту резонанса.
3. Увеличение веса головы уменьшает частоту резонанса, причём увеличение веса почти вдвое, почти на столько же уменьшило частоту, дальнейшее увеличение веса на 50% уменьшило частоту всего на 20%, т.е. зависимость нелинейная.
4. Интересный факт, что стол имеющий массу на 50% больше двух-экструдерного варианта, имеет большую частоту резонанса, а одно-экструдерный директ уже почти достиг частоты резонанса стола. Получается, что хоть стол и тяжелее, но он находится в более выигрышных условиях – балка оси Y сама по себе существенно толще и жёстко закреплена к раме. В то время как балка оси X в 4 раза тоньше и жесткого крепления к раме не имеет.
5. С точки зрения частоты резонанса, одно-экструдерный директ с маленьким мотором имеет право на существование. Конечно же, без учета других аспектов такой модернизации.

Вопросы:

1. Зависимость частоты резонанса от скорости. По-моему, что-то в этом есть нелогичное. Всегда казалось, что резонанс у системы должен быть один. Или это из-за того, что точек резонанса может быть несколько? Кто-нибудь измерял резонансы аппаратно, там такая же зависимость?
2. Для меня пока осталось непонятным, что даёт нам эта частота резонанса? В клиппере они там как-то это дело умеют компенсировать, если получено точное значение частоты резонанса, а без клиппера? Ну вот она в два раза или в четыре превышает упомянутые 20-25Гц, стоит ли бороться за уменьшение частоты?
3. Что именно вносит вклад в этот резонанс также не понятно. Только брать каждый элемент системы, думать, что в нём не так и пытаться что-то изменить. А потом на практике опять измерять резонанс и снова думать? Другой путь – укрепить, всё, что возможно, поставить качественные комплектующие, убрать все возможные люфты используя измерительные инструменты и уже не париться с замерами, т.к. и так всё что можно, ты уже сделал.