Împărtășiți articolul:

Torsiune: Cum să înțelegeți torsiunea

Există multe tipuri diferite de sarcini mecanice care afectează un obiect. Una dintre ele este torsiunea. În acest articol de pe blog, vom analiza elementele de bază ale torsiunii și vom explora câteva exemple.

Ce este torsiunea?

Torsiunea este un tip de sarcină care acționează asupra unui obiect atunci când este exercitată o forță de torsiune asupra acestuia. Torsiunea apare atunci când un obiect este rotit într-o manieră care are drept rezultat o deformare neuniformă a obiectului.

Componentele de asamblare tipice din ingineria mecanică afectate de torsiune sunt arborii de rotație, arborii de transmisie și arborii de motor, deoarece trebuie să absoarbă constant cuplurile.

Aceste elemente sunt adesea fabricate din oțel sau aluminiu. În condiții speciale de funcționare, se utilizează și plastic armat cu fibră de carbon sau alte materiale de înaltă performanță.

Materialele utilizate trebuie să aibă o bună rigiditate și să ofere o rezistență puternică la torsiune.

Exemplu de torsiune

Un exemplu uzual de torsiune apare în troliile de cablu (de ex., o macara ridică o sarcină). Imediat ce troliul cablului se rotește, acesta trage de cablu, dar cablul contracarează tragerea prin forța dată de greutate.

Deoarece frânghia este înfășurată pe un tambur, se creează o distanță între frânghie și centrul axului, care, împreună cu forța de greutate care trage frânghia, creează un moment de torsiune. Momentul de torsiune rezultat acționează asupra axului, iar acesta este supus torsiunii. Rigiditatea axului trebuie să contracareze acest moment.

  • -(a)- Troliu pentru cablu cu arbore
  • -(b)- Secțiunea transversală a axului cu momentul de torsiune F

Teoria torsiunii

Teoria torsiunii afirmă că un obiect supus unei forțe de torsiune se va deforma într-o manieră proporțională cu forța de torsiune. Aceasta înseamnă că deformarea unui obiect este direct proporțională cu dimensiunea forței de rotație.

Moment de torsiune

Momentul de torsiune este o măsură a forței de rotație a unui obiect. Acesta este specificat ca produsul dintre raza obiectului și forța de rotație. Acesta poate fi calculat în multe moduri, dar cea mai frecventă metodă este utilizarea brațelor de reacție la cuplu. Brațul de reacție la cuplu este o valoare măsurată care indică în ce măsură cuplul acționează asupra unui obiect.

Momentul de torsiune T este calculat prin înmulțirea forței F, care acționează asupra manetei cu lungimea r a manetei.

T = F \times r

Unghi de răsucire

Sarcina conduce la o răsucire a barei, care este specificată drept unghiul de răsucire (θt)

\theta_{t}=\frac{T}{D} = \frac{T\times L}{G \times l_{T}}
  • T- Moment de torsiune
  • D- Moment direcțional
  • L- Lungime bară (bară de torsiune)
  • G- Modul de forfecare
  • IT- Momentul de torsiune de inerție, descrie dimensiunea și forma secțiunii transversale a barei

Vibrații torsionale

Vibrațiile torsionale reprezintă un tip de vibrații mecanice declanșate de rotația unui corp solid în jurul axei sale longitudinale. Aceste vibrații pot apărea în multe aplicații mecanice, cum ar fi motoare, angrenaje și șurubelnițe. Acestea nu sunt de dorit, deoarece aceste vibrații pot duce la distrugerea completă a unei aplicații.

Așteptați o secundă! Cum se poate utiliza torsiunea în aplicațiile mecanice?

O utilizare tipică a forțelor de torsiune sunt arcurile de torsiune.

Arcurile de torsiune sunt arcuri tensionate de cuplu. Acestea sunt adesea utilizate în aplicații în care este necesară o forță de torsiune sau de rotație.

Arcurile cu picioare sunt un tip de arcuri de torsiune. Acestea sunt alcătuite dintr-un fir cu o arie circulară a secțiunii transversale și pot fi bobinate spre dreapta sau spre stânga.

Sarcina maximă a unui arc cu picior depinde de material, precum și de secțiunea transversală a materialului și de lungimea piciorului.

Se poate obține o forță mai mare a arcurilor cu arcuri cu picior prin utilizarea mai multor arcuri cu picior pe un singur ax.

Alte tipuri de arcuri de torsiune sunt arcurile barei de torsiune, arcurile spiralate de torsiune și arcurile cu role.

Un exemplu de gamă de aplicații pentru arcurile de torsiune este utilizarea ca balama cu arc în elementele de ușă cu autoînchidere sau ca element de pre-tensionare pentru mânerele ușilor cu clichet.