Ako vypočítať krútiaci moment na hriadeli

Celá fyzika sa zaoberá popisom toho, ako sa objekty pohybujú a ako sa určité veličiny, ktoré majú (napr. Energia, hybnosť), vymieňajú medzi sebou a s prostredím. Azda najzásadnejšou veličinou riadiacou pohyb je sila, ktorú popisujú Newtonove zákony.

Keď si predstavujete sily, pravdepodobne si predstavíte, že sú objekty tlačené alebo ťahané v jednej línii. V skutočnosti, keď ste prvýkrát vystavení pojmu sila na kurze prírodovedných predmetov, je to tento druh scenára, ktorý sa vám zobrazuje, pretože je najjednoduchší.

Ale fyzikálne zákony, ktoré riadia rotačný pohyb, zahŕňajú úplne inú množinu premenných a rovníc, aj keď sú základné princípy rovnaké. Jedným z týchto špeciálnych množstiev jekrútiaci moment, ktorá často pôsobí na otáčanie hriadeľov v strojoch.

Sila, zjednodušene povedané, je tlačenie alebo ťahanie. Ak čistý účinok všetkých síl pôsobiacich na objekt nie je zrušený, potom táto čistá sila spôsobí, že sa objekt zrýchli alebo zmení svoju rýchlosť.

Na rozdiel od vašej intuície, ako aj predstáv starovekých Grékov, sila asi nie je potrebný na pohyb objektu konštantnou rýchlosťou, pretože zrýchlenie je definované ako rýchlosť zmeny rýchlosť.

Aka= 0, zmena vv= 0 a nie je potrebná žiadna sila, aby sa objekt mohol stále pohybovať, za predpokladu, že na neho nebudú pôsobiť žiadne iné sily (vrátane odporu vzduchu alebo trenia).

V uzavretom systéme, ak je súčet všetkých prítomných síl nulovýasúčet všetkých prítomných krútiacich momentov je tiež nulový, systém sa považuje za inrovnováha, pretože ho nič neprinúti zmeniť svoj pohyb.

Rotačným náprotivkom sily vo fyzike je krútiaci moment, ktorý predstavuje​T​​.

Krútiaci moment je kritickou súčasťou prakticky všetkých druhov inžinierskych aplikácií, aké si možno predstaviť; každý stroj, ktorý obsahuje rotačný hriadeľ, obsahuje krútiaci moment, ktorý predstavuje takmer celý svet prepravy, poľnohospodárske vybavenie a oveľa viac v priemyselnom svete.

Všeobecný vzorec pre krútiaci moment je daný vzťahom

KdeFje sila pôsobiaca na rameno dĺžky pákyrpod uhlomθ. Pretože sin 0 ° = 0 a sin 90 ° = 1, môžete vidieť, že krútiaci moment je maximalizovaný, keď je sila vyvíjaná kolmo na páku. Keď premýšľate o akýchkoľvek skúsenostiach s dlhými kľúčmi, ktoré ste mohli mať, má to pravdepodobne intuitívny zmysel.

• Krútiaci moment má rovnaké jednotky ako energia (newtonmetr), ale v prípade krútiaceho momentu to jenikdyuvádzané ako „jouly“. A na rozdiel od energie je krútiaci moment vektorová veličina.

Ak chcete vypočítať krútiaci moment hriadeľa - napríklad ak hľadáte vzorec krútiaceho momentu vačkového hriadeľa - musíte najskôr určiť druh hriadeľa, o ktorom hovoríte.

Je to preto, že hriadele, ktoré sú napríklad vydlabané a obsahujú všetku svoju hmotu vo valcovom krúžku, sa správajú inak ako plné hriadele rovnakého priemeru.

Pre krútenie na dutých alebo plných hriadeľoch sa nazýva veličinašmykové napätie,reprezentovanýτ(grécke písmeno tau). Tiežpolárny moment zotrvačnosti oblasti​, ​J, množstvo podobné množstvu hmoty pri rotačných problémoch, vstupuje do zmesi a je špecifické pre konfiguráciu hriadeľa.

Všeobecný vzorec pre krútiaci moment na hriadeli je:

kderje dĺžka a smer ramena páky. Pre plný hriadeľJmá hodnotu (π / 2)r​⁴.

Pre vyhĺbený hriadeľJnamiesto toho je (π / 2) (r​_o⁴ – ​r​_i⁴), kder​_{o a} ​r​_o sú vonkajší a vnútorný polomer hriadeľa (plná časť mimo prázdneho valca).