Wały to uniwersalne elementy maszyn z częściami wirującymi. W standardowym samochodzie każda oś łącząca przednie i tylne koła jest wałem, wokół którego obracają się zestawy kół, gdy samochód jest w ruchu.
Te typy wałków mają zwykle jednakową średnicę lub grubość, co oznacza, że każdy koniec wałka wygląda tak samo. Ale niektóre wałki zwężają się lub stają się cieńsze z jednego końca na drugim, zwykle w stałym tempie. Charakter pracy zazwyczaj determinuje „stromiznę” stożka, która może być wyrażona w jednostkach, stopniach lub obu.
Wał jako stożek obrotowy
Jeśli spojrzysz na stożkowy wałek z boku, przybiera on formę trójkąta o podstawie i dwóch identycznych bokach zbliżających się do punktu. To sprawia, że stożkowy wałek jest obracającym się stożkiem, a jeśli punkt jest mały, siła generowana przez obrót skupia się na niewielkim obszarze i dlatego może być bardzo silna.
Większość wałków stożkowych nie dochodzi do punktu. Zamiast tego mają większą średnicę (oznaczonąredo celów obliczeniowych) na jednym końcu i mniejszej średnicy (
re) z drugiej strony. Odległość między nimi jest podawana jakoL. Wały stożkowe są wyrażone w kategoriach ichstosunek stożka, czyli zmiana średnicy podzielona przez zmianę długości, lub\frac{D-d}{L}
Narzędzia stożkowe w przemyśle ludzkim: śmigła
Śmigło łodzi stanowi podstawowy przykład stożkowego wału. Wały te mają nakręcone wzdłuż nich inne materiały, takie jak śruby, zwykle wycięte na końcach, aby zapewnić siłę napędową wbrew oporowi wody. Większość obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara; niektóre łodzie mają podwójne śruby, które obracają się w przeciwnych kierunkach.
Typowe poziomy stożka w śmigłach to 1:10 (to znaczy przyrost średnicy o jedną jednostkę na każde 10-jednostkowe zwiększenie długości), 1:12 i 1:16. Specjalistyczne łodzie motorowe są często produkowane według nietypowych specyfikacji. TPF, czyli stożek na stopę, jest najczęściej używaną jednostką w tej branży.
Przykładowe obliczenia stożka
Poniższy przykład opiera się na stosunku stożka 1 na 8, co nie jest szczególnie powszechne.
Załóżmy, że otrzymujesz śmigło o małej średnicy 1,5 stopy. Jeśli długość wynosi 12 stóp, jaka jest wartość większej średnicy?
Tutaj maszre = 1.5, L= 12 i współczynnik zbieżności 1:8, lepiej wyrażony jako 0,125 dziesiętny (1 podzielone na 8). Szukasz wartościre.
Z powyższych informacji wynika, że współczynnik zbieżności, tutaj 0,125, jest równy (re − re) / L, więc:
0.125=\frac{D-1.5}{12}
Mnożenie każdej strony przez 12 daje
\begin{wyrównane} 1,5 &= D − 1,5 \\ \text{So}\\ D&=1,5+1,5 \\ D&=3 \end{wyrównane}
Aby znaleźć kąt w stopniach tego stożka (tj. kąt stożka 1 na 8), po prostu weź odwrotną styczną (tan-1 lub arctan) tego kąta, który stanowi połowę stosunku dwóch średnic (odLdzieli „trójkąt” śmigła na dwa mniejsze identyczne trójkąty prostokątne) podzielony przez L - znane „przeciwieństwo nad sąsiednimi” definiujące styczną w podstawowej trygonometrii.
Jak możesz zauważyć, jest to to samo, co współczynnik stożka. W tym przypadku tangens odwrotny wynosi 1,5/12 = 0,125, a skojarzony kąt, który można określić za pomocą kalkulatora lub po prostu przeglądarki internetowej, wynosi 7,13 stopnia.
Kalkulator stożka na stopę online
Jeśli potrzebujesz, powiedzmy, łatwego konwertera zbieżności na stopę na stopnie lub dowolnego kalkulatora zbieżności na stopę (lub jakiekolwiek jednostki miary, jakich wymagają Twoje potrzeby), możesz znaleźć całą ich grupę do swojej dyspozycji w Internecie. Zobacz Zasoby dla jednego takiego przykładu.
Jeśli jesteś zaawansowanym uczniem, który biegle posługuje się językami komputerowymi, możesz nawet napisać prosty program, który wykonuje obliczenia.