Power převodové hřídele — motory a převodovky, například — jsou vystaveny na momentu zatížení, které výsledek v krutu, nebo kroucení hřídele kolem své osy. Podobně jako u konstrukcí pod napětím nebo kompresí jsou dvěma důležitými mechanickými vlastnostmi hřídelí při zatížení točivým momentem smykové napětí a smykové napětí.
stres je odolnost materiálu vůči aplikované síle a deformace je deformace, která je výsledkem stresu., Smykové napětí a smykové napětí (které jsou způsobeny torzním zatížením) se vyskytují, když je síla aplikována rovnoběžně nebo tečna k oblasti. Normální napětí a normální napětí (které jsou způsobeny napětím a kompresí) se vyskytují, když je síla aplikována normálně (kolmo) na oblast.
zkroucení nebo zkroucení vyvolané při aplikaci točivého momentu na hřídel způsobuje rozdělení napětí na plochu průřezu hřídele., (Všimněte si, že se liší od tahových a tlakových zátěží, které vytvářejí rovnoměrné napětí nad průřezem objektu.)
moment vs. Moment:
točivý moment je síla působící ve vzdálenosti, která způsobuje změnu momentu hybnosti., Moment je také síla působící na dálku, ale nezpůsobuje změnu momentu hybnosti. Jinými slovy, točivý moment způsobuje, že se tělo otáčí kolem osy, zatímco Momentové zatížení nezpůsobuje rotaci.
smykové napětí závisí na použitém točivém momentu, vzdálenosti podél poloměru hřídele a polárním momentu setrvačnosti. (Všimněte si, že polární Moment setrvačnosti je funkcí geometrie a nezávisí na materiálu hřídele.,)
τ = smykové napětí (N/m2, Pa)
T = použitý kroutící moment (Nm)
r = vzdálenost podél poloměru hřídele (m)
J = polární moment setrvačnosti (m4)
Když smykové napětí je měřeno na vnějším okraji šachty, písmeno „c“ je někdy používán místo „r“ indikuje, že poloměr je na svém maximu.,
polární moment setrvačnosti (aka druhé polární moment plochy) pro pevné válce je dán jako:
množství smykové namáhání je dána úhlem zkroucení, vzdálenost podél poloměru hřídele a délky hřídele. Rovnice pro smykový kmen platí jak v elastickém, tak v plastovém rozsahu materiálu. Je důležité si uvědomit, že smykový kmen a délka hřídele jsou nepřímo úměrné: čím delší je hřídel, tím nižší je smykový kmen.,
γ = smykové napětí (v radiánech)
r = vzdálenost podél poloměru hřídele (m)
θ = úhel zkroucení (v radiánech)
L = délka dříku (m)
Podobný modul pružnosti (E) pro tělo pod napětí hřídele v krutu má vlastnost známá jako modul pružnosti (také označovaná jako modul pružnosti ve smyku, nebo modul tuhosti). Smykový modul (G) je poměr smykového stresu k smykovému kmeni., Jako modul pružnosti, modul pružnosti ve smyku se řídí hookův Zákon: vztah mezi smykového napětí a smykové napětí je proporcionální k proporcionální limit materiálu.
NEBO
G = modul pružnosti ve smyku (Pa)
Všimněte si, že proces získávání pro hřídele v krutu není tak jednoduché, jak proces deformace na strukturu v napětí. Je to proto, že těla vystavená napětí zažívají stálý stres v celém jejich průřezu., Proto dochází k podávání současně po celém těle.
jak je popsáno výše, u hřídele v kroucení se smykové napětí pohybuje od nuly ve středu hřídele (osy) až po maximum na povrchu hřídele. Když povrch dosáhne elastického limitu a začne produkovat, interiér bude stále vykazovat elastické chování pro další množství točivého momentu. V určitém okamžiku aplikovaný točivý moment způsobí, že hřídel vstoupí do své plastové oblasti, kde se napětí zvyšuje, zatímco točivý moment je konstantní., Pouze tehdy, když točivý moment způsobí plně plastové chování, získá se celý průřez.
Funkce image credit: R+W America