Obšívky a ich výpočet

[iconmaster]

Téma mesiaca november 2024 - VÝPOČET OBŠÍVKY



Keďže sme počas jesennej Hvezdárne aktívne diskutovali túto problematiku, rozhodol som sa ho zaradiť ako ďalšiu tému mesiaca.

Obšívkou nazývame obvodový plášť, ktorým sa obliepajú diely, ktoré definujú profil obšívky. V niektorých prípadoch môže byť obšívka aj samostatný diel, kedy sa po natvarovaní spája v jednej línii. Prípadne obšívka môže mať aj zložitý tvar, zakrivený vo viacerých rovinách, získaný rozkladom 3D plôch (napr. panely lietadiel, trupov lodí, karosérií vozidiel a pod.).
Správne určenie rozvinutej dĺžky obšívky je znakom kvalitne navrhnutého modelu. Dlhšiu obšívku je síce možné skrátiť, čo ale môže narušiť spojitosť textúry. Horšie to je s kratšou obšívkou, kedy v mieste spoja vzniká medzera, ktorú musíme nejako vyplniť alebo prekryť. Podľa skúseností, hrúbka materiálu (papiera alebo podlepeného dielu) ovplyvňuje potrebnú dĺžku obšívky. Pritom platí, že čím väčšia hrúbka obšívky, tým výraznejšie sa prejavia akékoľvek nepresnosti pri jej výpočte.

Každý autor môže mať trochu iný prístup pri výpočte rozvinu obšívky, ako sme to zistili pri počiatočných diskusiách. Budeme radi, ak sa podelíte o vlastný spôsob a skúsenosti!

Do diskusného vlákna očakávame vaše príspevky, nápady a rady, napr.:

• Pri návrhu modelu uvažujete s hrúbkou papiera? Ak áno, s akou konkrétnou hrúbkou počítate?
• Pri výpočte obšívky počítate aj s hrúbkou vrstvy lepidla, okrem hrúbky papiera?
• Akú hrúbku materiálu uvažujete, ak sa obšívka skladá z viacerých vrstiev papiera (tzn. je podlepená o učitú hrúbku)?
• Ak počítate s hrúbkou mateirálu, o akú hodnotu máte odsadenú vrstvu obšívky, ktorá sa následne rozvinie ? (odsadenie od dielu, ktorý sa obliepa)
• Ako počítate obšívku pre oblepenie valcovej plochy? Prípadne ako pre rádius (1/4 valcovej plochy?
• Ako počítate obšívku pre oblepenie hranola?
• Zväčšujete obšívku aj v prípade, že má ostré hrany?
• Ako rátate dĺžku špirálovej obšívky - keď sa diel stáča na nejaký tŕň, do valcového tvaru?
• ...

[Fito]

Táto téma môže sa zdať zvláštna, a asi sa k nej veľa modelárov nevyjadrí pretože väčšina z nás lepí to čo príde a nenavrhuje si vlastné modely.
Ale.
Ja som tiež iba taký konzument, no na poslednej Hvezdárni som sa zúčastnil debaty, kde sa rozoberala dopodrobna problematika vrstvenia papiera, viacnásobných ohybov a podobne....
... a ja som na tej Hvezdárni fakt zistil, že napriek tým rokom čo mám odlepené, niektoré veci vôbec netuším, ako fungujú.
Kde sa ohýba papier, keď ho ohýbate?
Počíta sa vonkajšia strana ako ohybová, alebo nejaká pomyselná stredová os?
A ako sa to zmení, keď ohýbate sendvič 160+80 ?
A čo tak ohyb kompozitu 160+80+160?
Netuším. A rád sa niečo nové naučím.

[toudi_sk]

mne sa marí, že patero kedysi písal v nejakej svojej stavbe, ako rátal obvod na (diskoch?) kolies, bral myslím stred papiera a vraj to sadne ako riť na šerbel potom

až to niekde nájdem, tak to sem dám

[QUASI]

Nejaké moje stručne nejaké poznámky.
Všetko do 160gsm navrhujem na os (ohyb v strede hrúbky papiera).
No a čo je hrubšie, sa podľa mňa nedá rozumne ostro ohnúť (aj keď momentálne budeme testovať na novom projekte jednu výnimku, avšak predpokladám, že to nedopadne dobre - ale navrhovať to budem takisto na os kompletného sendviča). V prípade oblúkového ohybu asi nie je dôvod prečo by som to navrhoval zas nejak ináč ako na os (kompaktného vopred zlepeného sendviča).
Tak toľko asi k tomu.

[serpens]

Co mam ja skusenost zo stavby vlastnych dielov, tak nepasuje, ani vnutorny, ani vonkajsi a ani 50% (toto myslim potvrdi aj ico)...
Ono samozrjeme zalezi ako zlozity je diel/konstrukcia/naveznosti... cim viac vrstiev, spojov, ohybov tym viac sa prejavi kazda neprsenost... Dalsi faktor je hrubka - od istej hrubky uz niektore ohyby nie je mozne spravit a treba to rozdelit...

Uplne jednoduchy test ako si overit teoriu je zohnat si nejaky definovany hranol (napr. sustruznicky noz, alebo cokolvek) a skusit to obalit do jednej vrstvy papiera. a potom na to pridat postupne este 2 alebo 3 dalsie vrstvy. Ak to bude sediet "na chlp" gratulujem! Ak nie, hladame dalej... podobne sa to da testnut s vrtakom napr. 10mm pre kruhove diely...

S Petom (icom) sme sa bavili o jeho vypocte vynutych dielov (zrolovana spirala) a tam sa tiez nepriamo potvrdilo, ze to nie je ani vnutorny, ani vonkajsi, ani stred...

[Trak-Tor]

Chcel si tým povedať, že je to niečo medzi vnútorným, vonkajším a stredom, však?

[serpens]

Chcel som tym povedat, ze to proste v strede nevychadza - vyjde to kratsie, ak vonkajsi tak dlhsie, takze je to niekde za polovicou, ale nefunguje to rovnako na kazdy druh ohybu, chce to viac vyskumu. Napr. pre kruh mi to vychadza ~60% ale na stvorec to uz nevyjde...

Edit:

toto je napr. pokus 160/80 + 80/160 (vysledna hrubka steny tej trubky je 0.6mm)




pripadne este toto:

ten vacsi su 3x160 lepene vrstvu po vrstve (vnutorny priemer 10mm), ta mensia je 1x160 (vnutorny priemer 3mm)

[iconmaster]

Strojári si možno spomenú, že nám učili v rámci technológie tvárnenia, ako sa ráta rozvin v prípade ohýbania plechov. To sa robí na tzv. neutrálne vlákno, teda vrstvu, ktorá sa nenaťahuje ani nestláča, ale zachováva svoju pôvodnú dĺžku po ohnutí. Trik je v tom, že to vlákno sa nenachádza úplne v strede, ale mierne posunuté a jeho poloha (označuje sa koeficientom "k") závisí od materiálu, od jeho hrúbky, ako aj od hodnoty polomeru zaoblenia. Pravda, pre tenké materiály tá zmena nebude nijako výrazná a vplyv na výpočet rozvinu bude len nepatrný..
Viac info o ohýbaní v strojarine napr. tu:
https://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyu ... kce/07.htm
https://www.mujsolidworks.cz/vyroba-ple ... ru-plechu/

Čiže z tohto pohľadu počítať obšívky na stredovú rovinu/vrstvu hrúbky materiálu dáva celkom logiku, hoci aj s menším zjednodušením (uvažujeme koeficient k=0,5 - teda neutrálne vlákno presne v polovici hrúbky). A tuším aj Patero zastával tento názor a rátal dĺžku obšívky práve na túto stredovú vrstvu.

Mne to ale nevychádzalo - obšívky bývali kratšie. A potom som sa s niektorým kolegom-autorom papierávkov raz bavil (žiaľ, nenapadá ma, kto to bol a týmto sa mu aj ospravedlňujem za anonymizáciu!), ktorý mi z fleku odpovedal, že obšívky ráta na vonkajšiu vrstvu. Tak som to vyskúšal a začali tie dĺžky celkom pekne vychádzať! A odvtedy kreslím obšívky podľa vonkašjej vrstvy, alebo inak povedané, obšívka je "offsetnutá"/odsadená o hrúbku papiera (vrátane prípadného podlepenia).
Musím ale zdôrazniť, že drvivá väčšina dielov, ktoré používam na obšívky má hrúbku len jednej vrstvy papiera alebo je podlepená možno ďalšou vrstvou, ale málokedy sú to hrubšie "sendviče". Pri nich už to nemusí vychádzať, a o tom sme sa bavili aj počas jesennej hvezdárne. Pri hrubších dieloch dochádza počas ohybu k dosť výraznej deformácii v mieste ohnutia či menších polomerov.

Čo sa týka hrúbky papiera, modely navrhujem na 160 g/m2 papier a uvažujem s hrúbkou 0,2 mm v základnom stave, vrátane lepidla (a 0,4 mm podlepené raz, tým istým papierom).

A jeden príklad na ilustráciu: blatníky nákladiaka, podlepené jednou vrstvou 160g papiera. Bočné oblúkové diely sú zmenšené o hrúbku obšívky (0,4 mm) a dĺžka vonkajšieho oblúka je použitá na dĺžku rozvinutého dielu (akurát som len zakrúhlil na jedno desatinné miesto 76,09->76,1 mm):

[braintech]

Ahojte,

vramci skusenosti, par odpovedi, podla bodov. Kto bude mat zaujem, kludne individualne konkretne pripady, rad zodpoviem.

• Pri návrhu modelu uvažujete s hrúbkou papiera? Ak áno, s akou konkrétnou hrúbkou počítate?
  0.2mm pre diely, 0.1mm pre "rebra/sablony", ktore nasledne treba podlepit
• Pri výpočte obšívky počítate aj s hrúbkou vrstvy lepidla, okrem hrúbky papiera?
  ano, 0.05mm
• Akú hrúbku materiálu uvažujete, ak sa obšívka skladá z viacerých vrstiev papiera (tzn. je podlepená o učitú hrúbku)?
  diel vytlaceny na 0.2mm papieri, ktory potrebujem podlepit 1mm kartonom zohladnujem v 3D modeli ako 1.25mm hrubku
• Ak počítate s hrúbkou mateirálu, o akú hodnotu máte odsadenú vrstvu obšívky, ktorá sa následne rozvinie ? (odsadenie od dielu, ktorý sa obliepa)
  0.05mm
• Ako počítate obšívku pre oblepenie valcovej plochy? Prípadne ako pre rádius (1/4 valcovej plochy?
  valec navrhujem z 3 objektov - plast a 2x podstava, podstava je vzdy navrhnuta ako kruh napr priemer 2cm, tento kruh odsadim o 0.05mm a dostanem vnutornu vrstvu obsivky, ten isty kruh odsadim znovu, teraz o 0.25mm a dostanem vonkajsiu stenu obsivky. Z tychto dvoch kruhov vytiahnem teleso obsivky, ktoru nasledne rozviniem a beriem kratsiu (vnutornu) dlzku
  samozrejme tenke priemery riesim bez podstav ale rovnakym sposobom a tenke plne "tycky" riesim navinom spiralovou technikou
• Ako počítate obšívku pre oblepenie hranola?
  vid bod vyssie "valec"
• Zväčšujete obšívku aj v prípade, že má ostré hrany?
  nie
• Ako rátate dĺžku špirálovej obšívky - keď sa diel stáča na nejaký tŕň, do valcového tvaru?
  nakreslim si teleso na ktore sa bude obsivka navijat
  odsadim vonkajsi obvod tohto telesa o 0.05mm
  znovu odsadim obvod telesa o hodnotu aka ma byt hrubka celkoveho navinu + 0.05
  medzi tieto 2 krivky vlozim spiralu kde zaciatok je dotycnica s prvou odsadenou krivkou a koniec je dotycnica s druhou odsadenou krivkou, pre spiralu nastavujem vysku stupania 0.25(hrubka papiera + lepidlo), nasledne spiralu odsadim o 0.2mm, spojim konce spiral a vytiahnem teleso
  po rozvinuti beriem opat krasiu dlzku
• ...

Pisem to od kompu bez Rhina, cize je mozne, ze som sa niekde sekol/nedava to zmysel - vecer to este preverim.
Ponuka plati - otazky s realnymi prikladmi na mna.

Este drobny postreh - body vylistovane vyssie pokryvaju vacsinou invididualne navrhovanie dielov. Pri celkoch kde diely na seba nadvazuju, je to "pripad od pripadu"

Verim, ze to niekomu pomoze v dalsej tvorbe.

Miro

[iconmaster]

Ešte som zabudol spomenúť návin trubky - teda výpočet špirálovej obšívky. Ja som pred nejakým časom vytvoril jednoduchú kalkulačku v exceli, keďže nemal som po ruke žiadny hotový nástroj na výpočet dĺžky pásikov.

Uvažujme, že trubka je v priereze medzikružie, vyplnené papierom a lepidlom. Ak poznáme hrúbku papiera a lepidla, podelením plochy medzikružia s toutu hrúbkou získame rozvinutú dĺžku pásika:

Code: Select all

L = [ (π/4 * D^2) - ((π/4 * d^2) ] / t

kde:
D - vonkajší priemer trubky
d - vnútorný priemer trubky
t - hrúbka papiera + vrstvy lepidla
L - dĺžka pásika pre návin trubky

Celá "mágia" je vlastne v použití správnej hodnoty hrúbky papiera a vrstvy lepidla (t). Ja som sa dostal empirickou metódou (teda pokusmi a následnou korekciou a zmeraním rozdielu) ku hodnote cca. t=0,225 mm pre stáčanie papiera 160 g/m2 (lepidlo nanášam po celom pásiku). Ak budem lepiť nejaký podobný diel, môžem preveriť, či tú hodnotu ešte neskorigovať o nejaké stotiny, ale zatiaľ pracujem s touto hodnotou..

Nie je to ani tak ďaleko od metódy, čo popisuje Braintech - akurát jemu Rhino vykreslí aj špirálu, no medzi hodnotou, s ktorou pracuje on a medzi mojou hrúbkou je rozdiel iba zanedbateľných 0,025 mm.

Akú inú metódu používate na výpočet rozvinutej dĺžky špirálových návinov? Akurát sme o tom písali so Serpensom, tak reku možno niekto vyrukuje aj iným zaujímavým spôsobom.