Валы - универсальные компоненты машин с вращающимися частями. В стандартном автомобиле каждая ось, соединяющая переднее и заднее колеса, представляет собой вал, вокруг которого вращаются колесные пары во время движения.
Эти типы валов обычно имеют одинаковый диаметр или толщину, что означает, что каждый конец вала выглядит одинаково. Но некоторые валы сужаются или становятся тоньше от одного конца к другому, обычно с постоянной скоростью. Характер работы обычно определяет «крутизну» конуса, которая может быть выражена в единицах, градусах или обоих.
Вал как вращающийся конус
Если вы посмотрите на конический вал сбоку, он приобретет форму треугольника с основанием и двумя одинаковыми сторонами, приближающимися к точке. Это делает конический вал вращающимся конусом, и если острие маленькое, сила, создаваемая вращением, сосредотачивается на крошечной области и, таким образом, может быть очень мощной.
Большинство конических валов не доходят до точки. Вместо этого они имеют больший диаметр (обозначается
Dдля целей расчета) с одного конца и меньшего диаметра (d) на другом. Расстояние между ними задается какL. Конические валы выражаются через ихкоэффициент конусности, который представляет собой изменение диаметра, деленное на изменение длины, или\ frac {D-d} {L}
Конические инструменты в человеческом секторе: пропеллеры
Гребной винт лодки является основным примером конического вала. Эти валы имеют другой материал, продетый вдоль них, например, винты, обычно сдираемые на конце, чтобы обеспечить движущую силу против сопротивления воды. Большинство вращается по часовой стрелке; у некоторых лодок есть сдвоенные гребные винты, вращающиеся в противоположных направлениях.
Общие уровни конусности гребных винтов включают 1:10 (то есть увеличение диаметра на одну единицу на каждые 10 единиц длины), 1:12 и 1:16. Специализированные моторные лодки часто изготавливаются по необычным характеристикам. TPF, или конус на фут, является наиболее распространенной единицей измерения, используемой в этой отрасли.
Пример расчета конусности
В следующем примере используется коэффициент конусности 1: 8, что не является особенно распространенным.
Допустим, вам дали пропеллер маленького диаметра 1,5 фута. Если длина составляет 12 футов, каково значение большего диаметра?
Здесь у вас естьd = 1.5, L= 12, и коэффициент конусности 1: 8, лучше выраженный десятичной дробью 0,125 (1 разделить на 8). Вы ищете ценностьD.
Исходя из приведенной выше информации, коэффициент конусности, здесь 0,125, равен (D − d) / L, так:
0,125 = \ frac {D-1.5} {12}
Умножение каждой стороны на 12 дает
\ begin {выровнено} 1.5 & = D - 1.5 \\ \ text {So} \\ D & = 1.5 + 1.5 \\ D & = 3 \ end {выровнено}
Чтобы найти угол в градусах этого конуса (т. Е. Угол конуса 1 из 8), просто возьмите арктангенс (tan-1 или арктангенс) этого угла, который составляет половину отношения двух диаметров (посколькуLделит «треугольник» пропеллера на два меньших идентичных прямоугольных треугольника), разделенных на L - знакомое «противоположное по соседнему», определяющее касательную в базовой тригонометрии.
Как вы могли заметить, это то же самое, что и коэффициент конусности. В этом случае арктангенс равен 1,5 / 12 = 0,125, а соответствующий угол, который вы можете определить с помощью калькулятора или просто веб-браузера, равен 7,13 градуса.
Онлайн-калькулятор конуса на фут
Если вам нужен, скажем, простой преобразователь конуса на фут в градусы или какой-либо калькулятор конуса на фут (или любые другие единицы измерения, которые требуются вам), вы можете найти их в Интернете. См. Один такой пример в разделе Ресурсы.
Если вы продвинутый студент, который хорошо владеет компьютерными языками, вы можете даже написать простую программу, которая выполняет математические вычисления.