Тестирование ручек составных луков

[Curuval]

Эм... Плечи в данном случае это как один из бизменов в их последовательном соединении, как и растяжение тетивы - независимо от величины изгиба плечей и растяжения тетивы на рукоятку будет действовать одна и та-же сила, единственное что, будет меняться вектор ее приложения. По-моему так.

[zega]

всё так,точнее и так можно.вот нашол как вариант,минимум переделок   http://paleoplanet69529.yuku.com/topic/14037/t/Toxophileken-s-tiller-tree-tested-to-200-lbs-for-Thimo.html
                                

[Viking00]

Народ не придумывайте велосипед все уже давно как надо, я вам предлагал во такую штуку

[Curuval]

Viking00
Ну дык я и примерно это и хочу использовать, только блоки двойные строительные шестерку или восмерку...

Ну и еще один краш-тест, на этот раз крепления. SmallMik писал, что винтовая пара М6 с гаечным ключом дает осевое усилие около 450 кг. Когда я делал этот тест, то точной цифры я не знал, но прикидывал, что если винтовой парой М6 нельзя вытащить крепление, или оно вытаскивается на пределе возможности, то значит прочность достаточная.
Ну дык начнем. Итак, набор инструментов - сломанная в прошлом тесте ручка, стальная 20мм пластина с отверстиями, два упора, в роли которых взяты гайки-втулки, болт М6, с накрученной для удобства проведения гайкой-втулкой и гаечный ключ.


Собираем все вместе




Затем начинаем закручивать болт . Осевое усилие направленно вверх, в данном случае оно моделирует многократно увеличенные нагрузки, действующие на крепление во время натяжения лука.

В начале крепление не поддается, но приложив неслабое усилие, вс-же удается вывернуть из ручки крепеж



Несмотря на то, что крепеж по-сути уже вырван, он все равно сопротивляется и крутить болт сложно


Наконец крепеж вырван из ручки, вместе с куском материала


Второе крепление следует за ним при примерно таких-же обстоятельствах


Начинаю тест третьего крепления. А вот третье крепление ни в какую ни идет. Ключ сдвинулся на пол-оборота, а дальше ни-ни. Увеличиваю прилагаемое усилие - не идет. Еще сильнее - вроде пошло, однако оказывается это свернуло головку болта


Причем свернуло чисто, на изломе структура как у пластилина, когда его кручением разделяют на две части


Итак, из трех креплений два удалось свернуть практически на пределе возможности винтовой пары, Третье оказалось для данной нагрузки слишком живучим.

[Ananas]

Ты по наружней поверхности вклеиваемой в плечо втулки тоже резьбу нарежь - выдернуть будет многократно труднее. И возьми ты блин болты М8 , это двукратно увеличит прочность, к чему этот баланс на грани фола?

[Curuval]

Каждая втулка дополнительно обточена, чтобы сделать своеобразный упор-бортик и перед этим упором промотана толстой хб ниткой, пропитанной эпоксидкой в несколько слоев.  В итоге упор фиксируется об обмотку, которая в свою очередь впресована в материал рукояти. Поскольку площадь большая, разрушить обмотку очень сложно, а соединение между обмоткой и материалом ручки достаточно надежно.  Это далеко не первый вариант, но на данный момент самый удачный.

Болтового соединения М6 вполне достаточно. Какая нагрузка на болтовое соединение приходится? На стрелах ветров ты посчитал 260кг для 40кг лука. Эксперимент доказал, что больше 400кг не стопроцентно достаточно, чтобы разрушить крепление, А при работе лука нагрузка будет прилагаться не перпендикулярно, а под некоторым углом, что еще усложнит процесс разрушения крепления.

По поводу надежности крепления - для 6мм болта разрушающие нагрузки от 700кг до 2,5тонн в зависимости от класса прочности. Этого более чем достаточно.

Более того, если использовать болт М8, то увеличится объем крепежного материала  рукояти (гайка-втулка будет больше) в месте крепления, что соответсвенно уменьшит количество "полезного" материала самой рукояти и уменьшит прочность рукояти.

Если делать М8, то нужно увеличивать габариты и соответсвенно массу самой рукояти, а я для данных моделей как раз от лишних габаритов и массы хотел избавится.


Да и вообще, если нужен больший запас прочности, лучше взять более качественный болт, обычно болты большего диаметра берут, чтобы не изнашивалась быстро резьба, у меня-же площадь резбового соединения большая и износ крепежных элементов несущественный.

[Asafan]

Тестировать ручки надо так http://archeryreport.com/2010/01/hoyt-carbon-matrix-torture-test/

[Ananas]

Смотри сам . М8 на габариты не влияет никак. мои втулки снаружи тупо имеют резьбу М12 - это явно надежнее обмотки из хб пропитанной эпоксидкой, и явно компактнее твоего шестигранника.
Нагрузка прилажиается как-раз то перпендикулярно, Когда она становится под углом - значит твою втулку уже вырвало .
Но в целом, повторюсь, смотри сам, большой уже )

Asafan на видео, так понимаю, челябинск? Суровые лучники у них, ёба )

[Curuval]

Про видео:

Ну и что? Масса этой машинки около 2 тонн, на одно колесо 500 кг, Деформация в основном на сжатие на ровной поверхности. Сделать ручку, чтобы она выдерживала такие нагрузки из однонаправленного высокомодульного стекло или углепластика при несомненно мегавысокой стоимости не шибко большая проблема. Если загнаться, то даже я смогу сделать ручку (правда цельную, без этих хитропереплетений), по которой сможет проехать машина без разрушения целостности.

Если машина проедет не по ручке, а по месту соединения плечей и ручки, или по плечам то луку наверняка прийдет капец.
Или если его сбросить с высоты 16-ти этажного дома на асфальт, тоже разлетится за милую душу, потому как будет испытываться система целиком, а не самый прочный ее элемент.

Вообщем красивые понты, рекламный ход, но с точки зрения именно испытания ручки, а тем более лука (как позиционируется на видео) ИМХО несостоятельно...


Про втулки:
Диаметр болта влияет на диаметр втулки, с этим ИМХО спорить глупо. Резьба рулит для дерева, потому как это просто и для дерева работать будет хорошо. Для такого материала, как у меня пока самое эффективное из испробованных - это именно такая система, как я описал выше...
Может для более мощных луков я и поменяю свое мнение, но пока ИМХО М6 вполне достаточно для крепления - лучшее, как известно враг хорошего...

[BigMichael]

Тестировать ручки надо так

Хорошая рекламка

[bowmax]

Я бы все-таки склонялся к М8 - там и шаг, и высота резьбы повыше... Вы же болты не сами делаете? Может замять/сорвать пару-тройку ниточек у М6, ИМХО

[Curuval]

Так как раз чтобы не замяло, крепежные болты и втулки достаточно длинные, площадь контакта резьбы болта и втулки при закрученном болте 10-15 мм в зависимости от толщины плеча и прокладки между болтом и плечом - при шаге резьбы 1мм это 10-15 одновременно работающих "ниточек" - не знаю, как-то не верится мне, что 15кг (сильнее 30кг луки я делать не собираюсь) силы плеча даже с 700мм рычагом смогут хоть как-то повредить такому креплению...

[Asafan]

не знаю, как-то не верится мне, что 15кг (сильнее 30кг луки я делать не собираюсь) силы плеча даже с 700мм рычагом смогут хоть как-то повредить такому креплению...

Давайте просто поверим справочным данным и упрощенной геометрии. При длине плеча 700мм и расстоянии от верхней кромки рукояти до оси винта 70мм 15 кг нагружения на плечо дадут 150кг растяжения на винте. Рабочие нагрузки на болт М6 в зависимости от материала и чистоты обработки допускаются в диапазоне 260-700кг ( напр. здесь  http://rostfrei.ru/edelstahl.nsf/pages/grade ) . Так что если болт не пластилиновый, разрушиться не должен.

[Curuval]

Ну вот, спасибо Asafan за технически обоснованное мнение, как говорится ч.т.д.

Там правда  чуть больше сила будет, у меня расстояние от оси до верхней кромки рукояти на  маленькой ручке 60мм, на той что побольше 68мм, но это в принципе не существенно, все рвно запас прочности с лихвой перекрывает, даже для обычных болтов, а если взять класс прочности повыше, то и подавно. Зато прочность самой ручки в месте крепления не пострадает.

[SmallMik]

10-15 одновременно работающих "ниточек"

Даже у винтового пресса для пары винт стальной- гайка латунная (а значит  имеющая возможность притираться к винту) при расчете на поверхностное смятие материала берётся только 5 витков, остальные витки просто не работают из за погрешностей шага и профиля. А это, либо упорная либо трапецеидальная резьба. Для само затягивающийся метрической резьбы такие погрешности ещё больше и поверхностные нагрузки то же больше. Если винт М6 взять из хорошего материала типа 30ХГСА, 25Х13Н2, качественно термообработать  то тогда всё будет гарантированно, а если таких нет то М8 рулит. Поверь опыту инженера технолога.
 Ну вот пока буквы на клаве искал, Андрей половину уже написал.
 Да, кстати, подвижные резьбовые соединения рассчитываются на срез (витков резьбы) и на смятие( поверхности профиля витка), расчёт прочности стержня второстепенный, так как его прочность значительно превосходит два первых показателя. Если учитывать сборку-разборку лука, и то что плечё всегда хочется "покрепче" притянуть к рукоятке, а значит с осевым усилием на винт значительно превосходящим силу с которой плечё старается его выдрать при растянутом луке, то выводы напрашиваются сами .

[Curuval]

Может вы и правы, и действительно нужно было использовать М8, но если честно  сказать, я больше боюсь за рукоять, чем за крепление - когда я делал свои совсем первые луки, то законцовки рукояти были похожими по форме на нынешние, так вот дерево с такой формой не справлялось - ломалось. Эпоксидный компаунд со стеклопластиком конечно в этом смысле надежнее, но тоже не панацея.

Просто я хочу подтянуть все элементы лука до определенного уровня запаса прочности, чтобы не было так, что крепление выдерживает тонну, а ручка ломается при силе плечей 40кг. Т.е. провел эксперимент - нашел слабое место, усилил его, повторил эксперимент. И так, пока не закончатся все слабые места для данных нагрузок.

Я понимаю, что с точки зрения проектирования луков и научного подхода к разработке это нерационально и глупо, что в начале нужно все рассчитать и потом сделать уже более/менее жизнеспособную модель, однако я уже кучу времени потратил на создание лука, такого как он есть сейчас  и хочу пока именно эту конфигурацию довести до ума.

Кстати, если у меня получится сделать полутораметровые плечи для приспособы по испытанию ручек, то помимо ручек будут тестироваться и крепления (в том числе и сами винты). Так что скоро все увидим на практике )

[Curuval]

Итак, сегодня сделал пробную сборку и тестирование "приспособы", вот что получилось:
Два двойных блока, фал 4мм, несколько карабинов, динамометр на 30кг и уже знакомые по предыдущим испытаниям "плечи" из рессоры.

В начале попробовал соединил последовательно систему блоков и динамометр





Потом включил динамометр в одну из "ветвей" системы блоков, т.е. динамометр показывал уменьшенное в 4 раза натяжение лука







Собсно, система сырая, нужно делать станину, добавлять что-то вроде барабана (чтобы на него плавно накручивался фал), добавлять дополнительный блок для удобства перенаправления фала при его вытягивании, но главное, что в принципе система работает, при одинаковой растяжке лука динамометр включеныйй последовательно с системой блоков и включеный в одну из ветвей системы давал разницу в 4 раза, т.е. при помощи такой системы и данного динамометра можно замерять нагрузку до 120 кг на ручку, чтего вообщем-то вполне достаточно.

Теперь можно сделать образцы с различным армированием и посмотреть объективно их прочность.  Образец на фото был без усиления стеклопластиком и сломался на 40 кг.


Да, и еще в образцы нужно не забыть впресовать по все длине 2мм тросс, чтобы в момент излома по мастерской не летали куски стальной рессоры и не создавали травмоопасных ситуаций )

[Viking00]

обавлять что-то вроде барабана (чтобы на него плавно накручивался фал)

Поставте механическую лебедку, проще тянуть и закрепить можно вне зоны разлета осколков от ручек.
Желаю удачи

[SmallMik]

 Во наворотил.
   

Да, и еще в образцы нужно не забыть впресовать по все длине 2мм тросс, чтобы в момент излома по мастерской не летали куски стальной рессоры и не создавали травмоопасных ситуаций )

Можно и  любой тряпкой обмотать.

[Curuval]

Ех, ща финансово ограничен, поэтому прийдется делать самодельный аналог лебедки. А тряпкой обматывать - оно осколков, как таковых там нету, самая большая опасность - тяжелые стальные "плечи" - по сути рессора от газели, особенно учитывая, что я планирую в идеале к 100кг подобраться, там уже совсем другие напряжения будут создаваться.

Надо будет еще площадь сечения, по которому сломается посчитать... чувствую зря я так радовался, что у нас в институте курс тер.меха был урезан... щас оно-бы мне пригодилось...