Vad är vridstyvhet?

March 22

Vridstyvhet är måttet på hur mycket vridmoment som en radiell axel kan upprätthålla under dess rotation i ett mekaniskt system. Konceptet är centralt för grundläggande mekanik och teknik, och vridstyvhet är en av de viktigaste krafterna mått för alla mekaniskt system som roterar på en fast axel. Denna kraft finns i maskinerna så små som en fickur och så stora som tung industriell utrustning. Det är viktigt att förstå att mängden stress som en roterande axel kan uthärda under sändning kraft genom resten av det mekaniska systemet.

Det finns två typer av styvhet i ett roterande mekaniskt system som drivs av en axel - vridstyvhet och böjstyvhet. En annan, mer korrekt sätt att beskriva dessa krafter är att kalla dem vrid och böjhållfasthet av en axel. Både böj- och vridstyvhet mäts i pounds per inch eller newton per meter mot ytarean hos axeln.

Hastigheten för vridstyvhet är starkare längs dra yttre skiktet (TOL) av axeln, och svagare längs lossa yttre skiktet (LOL) av skaftet. När kraften av moment vindar i samma riktning som rörelsen av axeln, är överföringen av energi mycket effektivare eftersom torsionskraft komprimerar TOL, vilket gör mindre energi att skingras genom värme och friktion. En högre frekvens av torsionsstyvhet längs TOL är i allmänhet önskvärt i ett roterande mekaniskt system.

När vridkraft vänder sig mot den riktning i vilken axeln roterar, är mer energi appliceras längs LOL av skaftet. Detta kan orsaka en extrem förlust av effektivitet i överföringen av energi från den radiella axeln till resten av det mekaniska systemet. Den dekomprimering av axeln, som skiktet lossnar och expanderar, tillåter mer av energin för att skingra ut av det mekaniska systemet, vilket innebär att mindre kraft anbringas.

Generellt allt annat lika, en roterande mekaniskt system fungerar bäst när kraften appliceras på systemet överförs via den radiella axeln i samma riktning som axeln snurrar att överföra energin ut ur systemet. Detta faktum gör begränsar mångfalden och komplexiteten i mekaniska system som kan konstrueras, men med harmoniska spjäll och balancers, motkraft roterande system kan konstrueras som är relativt effektiv när vridstyvhet nivåerna är höga längs LOL av axeln.