Apabila bilah a kipas cawan kertas dibuat terus daripada keseluruhan cawan kertas (bukan dengan memotong untuk membentuk bilah individu), reka bentuk dan kesan keseimbangan dipengaruhi oleh banyak faktor. Walaupun kaedah ini mudah, terdapat banyak butiran teknikal yang perlu dipertimbangkan, terutamanya jika kestabilan dan kecekapan kipas dalam operasi sebenar ingin dipastikan. Berikut ialah analisis terperinci reka bentuk dan kesan keseimbangan ini.
Bentuk cawan kertas itu sendiri biasanya berbentuk kon atau lurus, dan struktur sedemikian mempunyai simetri tertentu dalam reka bentuk. Apabila menggunakan cawan kertas sebagai bilah kipas, perkara pertama yang perlu diselesaikan ialah cara menggunakan bentuk dan bahannya dengan berkesan untuk membentuk reka bentuk bilah kipas yang berkesan.
Simetri cawan kertas membolehkannya secara teorinya kekal seimbang apabila berputar. Walau bagaimanapun, kerana cawan kertas tidak direka khusus untuk aplikasi aerodinamik, ia mungkin tidak memberikan keluaran angin yang seragam semasa putaran. Oleh itu, apabila mereka bentuk, adalah perlu untuk mempertimbangkan cara mengoptimumkan daya angin dengan melaraskan bentuk cawan atau mengambil kesempatan daripada bentuk semula jadinya.
Jika cawan kertas digunakan sebagai bilah kipas tanpa sebarang pemotongan, seluruh permukaan cawan kertas akan digunakan sebagai unit bilah keseluruhan. Kelebihan kaedah reka bentuk ini ialah ia mengekalkan struktur asal cawan kertas dan mengurangkan asimetri atau ketidakseimbangan yang mungkin disebabkan oleh operasi manusia. Walau bagaimanapun, ini juga bermakna bahawa kesan bilah kipas mungkin tidak mencukupi untuk membentuk aliran udara yang berkesan.
Baki cawan kertas secara keseluruhan semasa berputar bergantung pada banyak faktor, termasuk bahan, bentuk, taburan berat dan kelajuan putarannya.
Pengagihan berat cawan kertas itu sendiri biasanya agak seragam, terutamanya dalam cawan kertas yang dihasilkan secara industri, yang direka bentuk dengan mengambil kira keseragaman bentuk dan berat. Oleh itu, apabila cawan kertas digunakan sebagai bilah kipas, keseimbangannya hendaklah baik pada kelajuan rendah tanpa beban tambahan atau pemotongan. Walau bagaimanapun, pada kelajuan tinggi, walaupun sedikit ketidaksamaan boleh menyebabkan getaran atau ketidakstabilan yang ketara.
Bahan cawan kertas biasanya ringan dan lembut, dan bahan ringan ini mungkin berubah bentuk sedikit pada kelajuan tinggi, menjejaskan keseimbangan kipas. Khususnya, semasa putaran berkelajuan tinggi, dinding nipis cawan kertas mungkin berubah bentuk disebabkan oleh rintangan angin atau daya emparan, mengakibatkan bilah tidak simetri, yang seterusnya menjejaskan keseimbangan putaran keseluruhan.
Cawan kertas tidak direka bentuk untuk aerodinamik, dan bentuk dan strukturnya mungkin tidak semestinya menghasilkan jumlah udara yang mencukupi. Dalam penggunaan sebenar, cawan kertas sebagai bilah kipas boleh menjejaskan kecekapan aliran udara disebabkan kelengkungan dinding cawan dan kekurangan kelicinan permukaan. Dalam kes ini, walaupun cawan kertas seimbang secara fizikal, prestasi aerodinamiknya boleh menyebabkan kipas gagal menjana daya angin yang berkesan apabila berputar.
Walaupun terdapat beberapa cabaran dalam reka bentuk dan pengimbangan kipas cawan kertas, beberapa kaedah pengoptimuman mudah boleh meningkatkan prestasi dan kestabilan mereka.
Untuk mengelakkan cawan kertas daripada berubah bentuk apabila berputar, anda boleh mempertimbangkan untuk menambah beberapa struktur sokongan pada dinding cawan atau menggunakan lebih banyak bahan pepejal untuk membuat cawan kertas. Ini akan membantu mengekalkan bentuk cawan dan mengurangkan ketidakseimbangan yang disebabkan oleh ubah bentuk semasa putaran.
Jika anda memutuskan untuk memotong cawan kertas untuk membentuk bilah yang lebih berkesan, anda boleh menggunakan alat dan kaedah yang tepat untuk memastikan setiap potongan adalah simetri dan seragam. Selepas memotong, anda boleh menyemak baki kipas melalui ujian putaran sebenar dan membuat pelarasan halus berdasarkan keputusan ujian untuk memastikan kestabilan kipas semasa operasi.
Kesan keseimbangan kipas cawan kertas biasanya lebih baik pada kelajuan rendah, tetapi mungkin tidak stabil pada kelajuan tinggi. Oleh itu, dengan mengawal kelajuan kipas dan memastikan ia beroperasi dalam julat sederhana, getaran dan ketidakseimbangan yang disebabkan oleh putaran berkelajuan tinggi boleh dielakkan.
Dalam aplikasi sebenar, reka bentuk bilah dan kesan pengimbangan kipas cawan kertas bergantung pada butiran reka bentuk khusus dan senario penggunaan. Di bawah kelajuan rendah dan keadaan beban ringan, kipas cawan kertas biasanya boleh menunjukkan keadaan operasi yang agak stabil. Walau bagaimanapun, dalam senario aplikasi yang menuntut, seperti apabila angin kencang atau putaran berkelajuan tinggi berterusan diperlukan, kecacatan yang wujud pada bahan cawan kertas mungkin mengehadkan prestasinya.
Di samping itu, selepas penggunaan jangka panjang, kipas cawan kertas mungkin kehilangan keseimbangan dan kecekapan secara beransur-ansur akibat keletihan atau haus bahan. Oleh itu, dalam reka bentuk sebenar, selalunya perlu untuk menimbang keberkesanan kos cawan kertas dengan prestasinya dan mempertimbangkan sama ada ia perlu diganti dengan bahan atau reka bentuk struktur yang lebih sesuai.
Reka bentuk dan kesan pengimbangan menggunakan cawan kertas secara langsung sebagai bilah kipas bergantung sebahagian besarnya pada simetri dan sifat bahan cawan kertas. Pada kelajuan rendah, reka bentuk ini boleh memberikan prestasi yang agak stabil, tetapi pada kelajuan tinggi atau penggunaan jangka panjang, masalah seperti ubah bentuk bahan dan ketidakseimbangan mungkin dihadapi. Prestasi keseluruhan kipas cawan kertas boleh dipertingkatkan melalui pengoptimuman reka bentuk dan ujian serta penyahpepijatan yang sesuai, tetapi prestasinya masih dihadkan oleh ciri-ciri sedia ada bahan dan bentuk cawan kertas.
