Masalah dengan perancangan kipas adalah menentukan profil kipas yang sesuai untuk menghasilkan gerakan diinginkan pada pengikut. Dalam COMSOL Multiphysics, Anda dapat dengan mudah menciptakan geometri berdasarkan fungsi naik followers. Fungsi naik followers didefinisikan sebagai perpindahan pengikut dengan perubahan rotasi kipas. Langkah pertama adalah mendapatkan radius sebagai fungsi naik followers. Hubungan ini dapat ditentukan menggunakan pendekatan analitis jika fungsi naik followers sudah diketahui.
Pendekatan analitis lebih sederhana daripada pendekatan grafis menciptakan permukaan kipas, karena fungsi naik followers biasanya merupakan kombinasi fungsi dasar. Selain itu, dalam beberapa kasus, gerakan diinginkan pengikut sudah diketahui sehingga menjadi mudah untuk menghasilkan profil kipas dari fungsi naik followers yang diketahui.
Schematic Representing the Variation of the Cam Profile with the Cam Angle
Rmin = Radius of base circle
θ = Angle of rotation of points on the cam surface
r = Radius of points on the cam surface
h = Height of the follower above its initial position
Dari gambar di atas, jelas bahwa radius (r) dan ketinggian pengikut (h) adalah fungsi sudut rotasi dan fungsi naik followers. Fungsi naik followers hanya merupakan perbedaan antara profil kipas dari lingkaran dasar. Hubungan antara mereka didefinisikan sebagai berikut:
h=r-Rmin
r=h+Rmin
Sekarang, jika fungsi naik followers diketahui, variasi radius (r) akan mewakili lingkaran untuk setiap nilai θ. Maka, akan memberikan keluarga kurva. Untuk menghasilkan profil kipas, kita perlu plot envelope dari kurva-kurva tersebut. Ini dapat dengan mudah dilakukan dalam COMSOL Multiphysics menggunakan opsi Curve Parametric.
x=r·cos(θ) ; y=r·sin(θ)
Contoh Sederhana
Kita ambil contoh sederhana untuk mengillustrasikan konsep ini. Pertimbangkan pengikut radials dengan naik followers dan rotasi kipas. Fungsi naik followers adalah sejenis sehingga terjadi outstroke selama 60° rotasi kipas, dwell selama 30° berikutnya, return stroke selama 60° berikutnya, dan dwell untuk sisa 210° rotasi kipas.
Follower Height as a Function of the Cam Angle
(Follower Rise Function.)
Implementation in COMSOL Multiphysics
Pertama-tama, Anda perlu menciptakan fungsi interpolasi dan memasukkan data untuk h vs. θ, juga dikenal sebagai fungsi naik followers. Berkat fleksibilitas software COMSOL, Anda dapat langsung mengimpor fungsi naik followers. Setelah mengimpor fungsi naik followers, permukaan kipas dapat dihasilkan menggunakan Curve Parametric. Untuk melakukan ini, Anda perlu pertama-tama menentukan radius lingkaran dasar dan kemudian menyatakan radius yang tergantung pada fungsi naik followers dan radius lingkaran dasar. Bentuk parametric mirip dengan bentuk lingkaran; hanya saja radius dalam kasus ini adalah fungsi θ. Untuk melakukan ini dalam COMSOL Multiphysics, Anda dapat menggunakan fungsi interpolasi untuk menciptakan fungsi naik followers dan kemudian menggunakan mereka di bawah Curve Parametric untuk mendefinisikan nilai r (radius permukaan kipas). Biasanya, data adalah garis potong, sehingga menjadi praktik yang baik untuk menciptakan profil kurva yang berbeda untuk setiap bagian outstroke, upstroke, dan dwell. Akhirnya, Anda menggunakan opsi Convert to Solid untuk menghasilkan profil kipas.
Schematic of the Generated Cam Profile
Plot of the Follower Rise as a Function of the Cam Rotation, after performing a simulation with the generated cam profile.
Kasus-Kasus Lainnya
Dalam beberapa kasus, gerakan pengikut adalah kombinasi berbagai jenis ekspresi analitis, seperti gerakan konstan, gerakan parabola, gerakan harmonik sederhana, gerakan sikloid, atau gerakan polynomial umum. Dalam kasus-kasus ini, profil kipas dapat dihasilkan menggunakan fungsi naik followers yang diketahui.
Dalam artikel ini, kita telah membahas bagaimana rancangan profil kipas menggunakan fungsi naik followers dalam COMSOL Multiphysics. Kita juga telah mengillustrasikan konsep ini dengan contoh sederhana dan menjelaskan implementasi dalam software tersebut. Dengan demikian, artikel ini diharapkan dapat membantu Anda dalam memahami bagaimana rancangan profil kipas menggunakan fungsi naik followers.