[tier106]

Добрый день! Назрел вопрос оценки конструкции батута на предмет запаса прочности с целью дальнейшей оптимизации конструкции.
Каркас рамный, выполнен из профильной трубы 60х40х4 стали Ст3сп-5, стянут болтами. Упругими элементами являются пружины. Во вложении схема сборки. Цель: оптимизация расходов на производство, у кого какие идеи на этот счет?

[v.psk]

Вы советы тоже принимаете, или только идеи?
Думаю тут важно учесть следующее:
- основание// мб какие то ножки
- возможность групповой установки
Ну а по оптимизации поможет расчет. Навскидку лишняя центральная стойка в торце.
Основной вопрос по жёсткости, .. отсюда все выводы, распорки или связи... Верхний контур дБ мощнее нижнего по предложенной схеме

[tier106]

Принимаю и идеи, и советы и критику. Групповая установка существует, но всегда в разных формациях, иногда приходится стыковать рядом батуты разных габаритов, но чаще всего стыковка происходит через общую раму болтовыми соединениями. Не совсем понял про верхний контур дБ, что это такое?

[v.psk]

tier106, то что профиль верхнего контура работает на изгиб, и его жёсткостью определяется в общем то работа рамы.
А нижний нужен чтобы стойки не разбежались.
Напрашивается какая то связь и в продольном направлении.
Можно задуматься над ужесточением узлов в углах верхнего контура.

[Baylot]

труба 60х40 для верхнего пояса маловата даже на первый взгляд без расчета.

[ETCartman]

Можно посчитать в данном случае, но такое лучше сделать тестовый образец и испытать.
Расходы на производство скорее всего будут мало зависеть от профиля (вообще профиль тут скорее всего достаточный)
Смотрите сами что более дорогое и что лучше оптимизировать
По моему полотно и пружины тут будет самый дорогой и самый ломающийся элемент.

[v.psk]

Для производства безусловно надо оптимизировать.
Даже для кустарного.
И прежде всего схему.
Но мы же не можем знать исходные предпосылки, чем например объясняется отсутствие сварных узлов, или выбор профиля.. итд
Посмотрите мб за аналог что-то готовое

[tier106]

Данная конструкция временем проверена, больше 5 лет батуты функционируют при довольно интенсивной эксплуатации. К каркасу в плане надежности вопросов нет, слабое место - наваренные на каркас кольца, которые со временем перетираются об уши пружин, выработка за 5 лет - около 3 мм при толщине проволоки кольца - 6мм. А к каркасам требование одно - оптимизация себестоимости, возможно за счет изначально заложенной избыточной прочности. Профиль трубы выбирался с мыслью "возьмем потолще, чтобы было понадежнее"

[Дмитррр]

Очень сложно посчитать нагрузку на такую систему. А без этого запас никогда не определишь. Расчётным случаем будет, вероятно, не обычные прыжки, а соскок прыгуна в сторону. т.е. по сути падения человека с 5-метровой высоты прямо на эту трубу 60х40х4. При этом нужно сделать так, чтобы ни человек, ни батут не сломались.

[tier106]

Сообщение от ETCartman Можно посчитать в данном случае, но такое лучше сделать тестовый образец и испытать. Расходы на производство скорее всего будут мало зависеть от профиля (вообще профиль тут скорее всего достаточный) Смотрите сами что более дорогое и что лучше оптимизировать По моему полотно и пружины тут будет самый дорогой и самый ломающийся элемент.

Тестовый образец сделать можно, это не трудно. Получится ли на опытном образце смоделировать год его эксплуатации? Эксперименты с людьми не предлагать)

[Komplanar]

Безотносительно расчётов и предполагая, что 60х40х4 справляются со своей задачей, дал бы рекомендацию оценить возможность применения профиля меньшей толщины но большего сечения, например, 80х40х3, а так же применение профилей различной толщины но одинакового внешнего размера либо одинаковых только по одной стороне для стыкуемости, например, применение профилей 80х40х3, 60х40х4. 60х40х3.
Из конкретно данной схемы... напрашивается раскрепление двух средних рам друг с другом тремя стержнями (два по вертикали и один внизу) для создания чего-то подобного связям здания. Возможно, стоит изучить влияние натяжной системы связей из винтовых стяжек или натягиваемых тросов для увеличения жесткости конструкции и допустимого снижения сечения металлопроката при этом.
P.S. Только сейчас заметил - дублирование стоек по углам.

[tier106]

Сообщение от Дмитррр Очень сложно посчитать нагрузку на такую систему. А без этого запас никогда не определишь. Расчётным случаем будет, вероятно, не обычные прыжки, а соскок прыгуна в сторону. т.е. по сути падения человека с 5-метровой высоты прямо на эту трубу 60х40х4. При этом нужно сделать так, чтобы ни человек, ни батут не сломались.

Верно, так же хорошо было бы понимать, что будет с каркасом в ходе штатной эксплуатации на протяжении долгого периода времени

[Komplanar]

Сообщение от tier106 Верно, так же хорошо было бы понимать, что будет с каркасом в ходе штатной эксплуатации на протяжении долгого периода времени

Тут вам нужны не расчётчики каркасов, а технологи, которые придумают систему тестирования батутов. Что-нибудь вроде электролебёдки, поднимающей мешок с песком весом в 100кг и роняющим его на батут в различных местах, безостановочно в течение, скажем, месяца. И оценка состояния металла на предмет усталости и прогибов в критичных пролётах и соединениях. Достоверность результатов будет зависеть только от достоверности симуляции нагрузок...
P.S. Вот бы где роботы из Бостон Динамикс пригодились-то!
P.P.S. Прям интересно, что получится точнее и проще - точное моделирование в каком-нибудь программном комплексе или практическая симуляция нагрузок на батут...

[v.psk]

Тут же важно определить слабые места, а для этого сложная модель на требуется.
Для учёта динамики можно заложить кратный запас прочности.

[gritssasha]

после сборки рама к полу анкерится ?
можно уйти на 60x40x3

[Дмитррр]

Сообщение от Komplanar Безотносительно расчётов и предполагая, что 60х40х4 справляются со своей задачей, дал бы рекомендацию оценить возможность применения профиля меньшей толщины но большего сечения, например, 80х40х3

Разумно. Хотя бы потому, что падать на более широкие штуки более травмобезопасно.

Сообщение от tier106 Получится ли на опытном образце смоделировать год его эксплуатации?

Сообщение от tier106 хорошо было бы понимать, что будет с каркасом в ходе штатной эксплуатации на протяжении долгого периода времени

А вот это как раз не проблема. Если вы производитель и вам не жалко времени на эксперементы с расчётом на будущее производство, то придумать испытания всегда можно. Даже нужно.
Вряд ли расчётами можно предусмотреть всё в такой сложной динамической системе. Пусть она и состоит всего из нескольких балок.

Вон уже идеи пошли:

Сообщение от Komplanar Что-нибудь вроде электролебёдки, поднимающей мешок с песком весом в 100кг и роняющим его на батут в различных местах, безостановочно в течение, скажем, месяца.

Ещё от себя идея: Не мешок, а некий двигатель, который будет тянуть/давить батут определённым периодом. А мешок как раз лучше поронять на сами железки.

Месяц, думаю не обязателен. Есть увеличить частоту и нагрузку, то можно и за неделю неплохо проверить. Только мешок не 100 кг нужен, а 200-300... Во-первых крепышы тоже прыгать хотят, во-вторых, кто сказал что туда вдвоём никто не залезет, в-третьих, всегда нужен запас.

[Grim]

Каркас и так из соплей сделан и проще не придумаешь. Какая тут нафиг экономия еще может быть?

[ETCartman]

Сообщение от tier106 Тестовый образец сделать можно, это не трудно. Получится ли на опытном образце смоделировать год его эксплуатации? Эксперименты с людьми не предлагать

Ну строго говоря нет. То есть такие испытания (на усталость) потребуют проектирования специального стенда и большого количества образцов (причем уже взятых из массового производства, со всеми возможными дефектами, которое как раз является целью).
Но и точно посчитать на ту же усталость узлы тут очень непросто. А напряжения в трубах вероятней всего будут очень малы. При этом выполнить какие то оценочные расчеты можно, хотя бы чтобы предварительно посмотреть где там что больше нагружено и как напряжения перетекают в опоры.
Эксперимент тут можно провести только попрыгав естественно, с какими то разумными мерами предосторожности типа страховки к потолку. Максимальные напряжения будут если прыгать в резонанс - тут оно точно может сломаться, из эксперимента можно будет посмотреть какая частота воздействия хуже - при необходимости (если частота мала и может быть близкой к 0,5-1 герцу то есть возможной частоте прыжков) попробовать сделать более жесткой. Потом можно посмотреть насколько деформируются пружины - они тут фактически могут выполнять роль динамометров. Точно сможете определить усилия (через жесткость и удлинения) для последующих расчетов.
Посмотрите устройство аналогичных батутов - как правило такие вещи делаются на основе аналогов с изменениями.
Для начала вообще проектируют исходя из вопросов производства - чтобы его удешевить.

[tier106]

Сообщение от gritssasha после сборки рама к полу анкерится ? можно уйти на 60x40x3

Да, и рамы и раскосы центральные