Torsion
læringsmål
i slutningen af dette kapitel, bør du være i stand til at fuldføre torsion beregninger ved hjælp af:
- Generelt torsion ligning
- Polære inertimoment
- Elasticitetsmodul i shear
Aksler er mekaniske komponenter, som regel med cirkulært tværsnit, der bruges til at overføre strøm/moment gennem deres roterende bevægelse., I drift, de er udsat for:
- deformation shear understreger, inden tværsnit af akslen, med et maksimum på den ydre overflade af aksel
- bøjning understreger, (for eksempel en transmission gear aksel, der er understøttet lejer)
- vibrationer på grund af kritiske hastigheder
Dette kapitel vil udelukkende fokusere på evaluering af shear understreger i en skakt.,
Alle torsion problemer, som du forventes at svare kan løses ved hjælp af følgende formel:
hvor:
nomenklatur ovenfor følger det samme konvention som PanGlobal Power Engineering Uddannelse System.
de fleste almindelige torsionsproblemer vil indikere den transmitterede effekt (k.) ved en bestemt rotationshastighed (rad / s eller RPM). Det ækvivalente drejningsmoment kan findes med:
hvor n = n 2 2. / 60.,
Svarer til de øjeblikke af inerti, som du har lært før i omdrift kinetik og bøjning af bjælker, det polære inertimoment repræsenterer en modstand mod vridning deformation i akslen. Generelle formler for polært inertimoment er angivet i lærebog bilag C.
bemærk forskellen mellem bøjningsmomenter af inerti Ic og polære inertimomenter J, og brug dem korrekt., For eksempel, hvis du har at gøre med en cirkulær bar:
- Ic = π d4 / 64, hvis det bar er brugt som en stråle
- J = π d4 / 32, hvis det bar er brugt som en aksel
Kaldes Modulus af Stivhed i PanGlobal og Reed, shear modulus er defineret (på samme måde som E) som shear stress til shear strain. Det er udtrykt i GPa eller psi og typiske værdier er givet i Lærebogens Appendiks B. Typiske værdier er lavere end youngs Modul E, for eksempel ASTM A36 stål har EA36 = 207 GPa og GA36 = 83 GPa.,
momentdeformationen af en aksel, der skyldes, måles ved drejningsvinklen i enden af akslen. Denne vinkel af twist, afhænger af længden af akslen, som vist i følgende figur:
af Barry Dupen
Den vinkel af twist, er anvendt i den generelle torsion ligning og vurdering af shear strain, γ (gamma), ikke-dimensionelle.
tildelte problemer
Løs følgende problemer ved hjælp af den generelle Torsionsligning.,Problem 1: For at forbedre en motortransmission erstattes en solid aksel med en hul aksel af stål af bedre kvalitet, hvilket resulterer i en stigning i den tilladte belastning på 24%. For at bevare de eksisterende lejer vil den nye aksel have samme udvendige diameter som den eksisterende, faste aksel. Afgøre:
(a) huldiameter af den hule aksel i form af udvendig diameter
(b) vægt besparelser i procent, under forudsætning af, at stål tætheder af begge aksler er identiske
Problem 2: En turbine – generator transmission er vurderet til 3500 kW ved 160 OMDR. / min., Akslerne, 180 mm i diameter og 2 m lang, er forbundet ved hjælp af en flange kobling med 6 kobling bolte på 40 mm i diameter, anbragt på en pitch cirkel af 340 mm. Hvis akslen shear modulus er 85 GPa bestemme:
(a) den maksimale forskydningsspænding i aksel
(b) shear stress i bolte
Problem 3: To identiske hule aksler er forbundet med en flange kobling. Akslernes udvendige diameter er 240 mm, og koblingen har 6 bolte på 72 mm hver på en boltcirkel på 480 mm., Bestem den indvendige diameter på de hule aksler, hvilket resulterer i den samme forskydningsspænding i begge, aksler og bolte.Problem 4: en messingforing, 24 mm tyk, krympes over en solid aksel med 220 mm diameter. At tage Gsteel = 85 GPa og Gbrass = 37 GPa, bestemme den maksimale forskydningsspænding i akslen, og liner, hvis de overføres drejningsmoment er 240 kN×m. Også bestemme vinklen for drejning, hvis aksel længde er på 3,4 m.
Problem 5: Foreslå en forbedring til dette kapitel.