Comment calculer la torsion maximale dans une barre ronde

Barres rondes, autrement connus sous le nom des arbres et essieux, transmettent le couple et la puissance de rotation ainsi que de transporter des charges radiales et axiales lorsqu'il est utilisé comme essieux. La plupart des arbres de transmission de force sont constitués d'acier ou d'acier inoxydable en raison de l'équilibre entre la résistance, la rigidité et la dureté de ce métal qui vont de pair avec l'économie relative par rapport à d'autres métaux. Les concepteurs d'arbres de transmission de couple ou de forces de torsion doivent tenir compte à la fois les contraintes maximales admissibles et rendement, contraintes de traction et des contraintes de cisaillement qu'un métal peut supporter lors de la sélection d'un arbre pour une application spécifique. Choses que vous devez
Calculatrice
Voir Plus Instructions
1 Un calcul de torsion maximale pour cet arbre d'hélice existe quelque part.

Définissez l'application de torsion de barres rondes. Dans cet exemple, un arbre de roue de 1 pouce de diamètre (barre ronde) va conduire deux roues sur un tracteur de pelouse d'un pignon d'entraînement commun. Si l'axe est composé d'acier allié avec une résistance à la traction de 80.000 psi et une limite d'élasticité de 60.000 livres, vous pouvez calculer à la fois la torsion maximale de l'arbre se chargera avant déformation ou de rupture, ainsi que la torsion maximale admissible (opérationnel) .
2 freins à disque sur cet essieu du train transmettent le couple aux roues.

Déterminer la formule de torsion maximale, l'arbre se maintenir sans rupture. La contrainte maximale à la torsion est exprimé en T max = (pi/16) x Su (sigma) x D ^ 3, où T max est la contrainte de torsion maximale en pouces-livres (in.-lb.), Su (Sigma) la contrainte de cisaillement maximale en psi, et D est l'arbre ou le diamètre de la barre ronde en pouces.
3 Une clé dynamométrique peut réellement tester les petits arbres.

déterminer et de remplacer les valeurs réelles de cet alliage et à résoudre pour Tmax ultime (résistance à la rupture). La résistance à la traction de 80.000 psi doit être multipliée par 0,75 selon la formule rapprochement Sseu = 0,75 x Su, où Tseu est la résistance au cisaillement ultime et Su est la résistance à la traction. Cela donne une valeur de 60.000 psi pour ultime Su de résistance au cisaillement. Substituant des valeurs, Tmax (rupture) = (pi/16) x 60.000 x D ^ 3 = 0,1963 x 60.000 x 1 po ^ 3 = 11,778 in.-lb. torsion/12 in. /ft. = 981,5 lb-pi torsion.
4

Calculer la torsion maximale de l'arbre soutiendra sans déformation permanente. Multiplier la limite d'élasticité à la traction de 60 000 psi par 0,58 selon le rapprochement formule Ssyp = 0,585 Syp pour donner 34,800 psi. Substituant des valeurs, Tmax (déformation) = 0,1963 x 34.800 psi x 1 pouce ^ 3 = 6821 in.-lb. torsion/12 in. /ft. = 568,41 lb-pi torsion.
5

Calculer la torsion maximale admissible en vertu de laquelle l'arbre doit être utilisé (pour la longévité et la sécurité). En règle générale, l'industrie considère 60 pour cent de la torsion rendement avec un facteur 1,5 de sécurité ou 40 pour cent de torsion de rendement. Par conséquent, 568,41 lb-pi x 0,40 = facteur 227.36 lb-pi pour l'arbre en acier allié 1 pouce comme une limite opérationnelle.