Вали є універсальними компонентами машин з обертовими деталями. У стандартному автомобілі кожна вісь, що з'єднує передні та задні колеса, є валом, навколо якого обертаються колісні комплекти під час руху автомобіля.
Ці типи валів, як правило, мають однаковий діаметр або товщину, що означає, що кожен кінець валу виглядає однаково. Але деякі вали звужуються або тоншають з одного кінця з іншого, як правило, з постійною швидкістю. Характер роботи, як правило, визначає "крутість" звуження, яка може бути виражена в одиницях, градусах або в обох.
Вал як обертовий конус
Якщо дивитись на конічний вал збоку, він набуває форми трикутника з основою та двома однаковими сторонами, що йдуть до точки. Це робить конічний вал обертовим конусом, і якщо точка мала, сила, що генерується обертанням, фокусується на крихітній ділянці і, отже, може бути дуже потужною.
Більшість конічних валів не доходять до точки. Натомість вони мають більший діаметр (позначаєтьсяDдля цілей розрахунку) з одного кінця та меншим діаметром (
\ frac {D-d} {L}
Конічні інструменти в людській промисловості: Пропелери
Пропелер човна забезпечує основний приклад конічного валу. Ці вали мають інший матеріал, нарізаний на них, наприклад гвинти, які зазвичай витягуються на кінці, щоб забезпечити рушійну тягу проти опору води. Більшість обертаються за годинниковою стрілкою; деякі човни мають подвійні гвинти, які обертаються в протилежних напрямках.
Загальноприйняті рівні конусності у гвинтокрилах включають 1:10 (тобто збільшення одиниці діаметра на кожні 10 одиниць збільшення довжини), 1:12 та 1:16. Спеціалізовані моторні човни часто виготовляються за незвичними специфікаціями. TPF, або конусність на фут, є найпоширенішим агрегатом, що використовується в цій галузі.
Зразок конусного розрахунку
Наступний приклад спирається на коефіцієнт звуження 1 на 8, що не особливо часто.
Скажімо, вам дали гвинт з невеликим діаметром 1,5 фута. Якщо довжина 12 футів, яке значення має більший діаметр?
Ось вамd = 1.5, L= 12 і коефіцієнт звуження 1: 8, краще виразити як десяткову 0,125 (1 розділити на 8). Ви шукаєте значенняD.
З наведеної інформації коефіцієнт звуження, тут 0,125, дорівнює (D − d) / L, так:
0,125 = \ frac {D-1,5} {12}
Помноження кожної сторони на 12 дає
\ begin {align} 1.5 & = D - 1.5 \\ \ text {So} \\ D & = 1.5 + 1.5 \\ D & = 3 \ end {align}
Щоб знайти кут у градусах цієї конусності (тобто кут конусності 1 на 8), просто візьміть зворотну дотичну (tan-1 або арктан) цього кута, що становить половину відношення двох діаметрів (оскількиLділить "трикутник" гвинта на два менших однакових прямокутних трикутника), розділених на L - звичну "протилежність до сусідньої", що визначає дотичну в основній тригонометрії.
Як ви можете помітити, це те саме, що коефіцієнт звуження. У цьому випадку обернена дотична дорівнює 1,5 / 12 = 0,125, а пов'язаний з цим кут, який ви можете визначити за допомогою калькулятора або просто веб-браузера, становить 7,13 градуса.
Онлайн калькулятор конусності на ногу
Якщо вам потрібен, скажімо, простий перетворювач на стопу в градуси, або будь-який калькулятор звуження на фут (або будь-які одиниці виміру, які вимагають ваші потреби), ви можете знайти їх у своєму розпорядженні в Інтернеті. Див. Ресурси для одного з таких прикладів.
Якщо ви просунутий студент, який розумно володіє комп’ютерними мовами, ви навіть можете написати просту програму, яка обчислює математику.