Зміст
Вся фізика займається описом того, як переміщуються предмети та як обмінюються між собою та навколишнім середовищем певні кількості, якими вони володіють (наприклад, енергія, імпульс). Мабуть, найбільш фундаментальна кількість, що регулює рух, - це сила, яку описують Закони Ньютона.
Коли ви уявляєте сили, ви, мабуть, уявляєте, як предмети штовхають чи тягнуть по прямій лінії. Насправді, коли ви вперше піддалися поняттю сили в курсі фізичної науки, такий тип сценарію вам представлений, тому що він найпростіший.
Але фізичні закони, що регулюють обертальний рух, включають цілий різний набір змінних та рівнянь, навіть якщо основні принципи однакові. Однією з таких спеціальних кількостей є крутний момент, який часто діє на обертання валів у машинах.
Що таке сила?
Сила, простіше кажучи, - це поштовх або тяга. Якщо чистий ефект усіх сил, що діють на об’єкт, не буде скасований, то ця чиста сила призведе до прискорення об'єкта або зміни його швидкості.
Навпаки, можливо, як для вашої власної інтуїції, так і для ідей древніх греків не потрібно сили для переміщення предмета з постійною швидкістю, оскільки прискорення визначається як швидкість зміни швидкості.
Якщо а = 0, зміна v = 0, і жодна сила не потрібна для того, щоб об’єкт продовжував рухатися, за умови, що на нього не діють інші сили (включаючи затягування повітря або тертя).
У закритій системі, якщо сума всіх присутніх сил дорівнює нулю і сума всіх наявних крутних моментів також дорівнює нулю, система вважається такою, що є в рівновагу, оскільки нічого не змушує його змінити рух.
Пояснюється крутний момент
Обертовий аналог сили, що діє у фізиці, має крутний момент, представлений знаком Т.
Крутний момент є найважливішим компонентом практично будь-яких видів інженерного застосування, які можна уявити; кожна машина, що включає обертовий вал, включає компонент крутного моменту, на який припадає майже весь транспортний світ, а також сільськогосподарське обладнання та багато іншого в індустріальному світі.
Загальна формула обертаючого моменту наведена
T = F × r × sin θДе Ж - сила, прикладена до важеля довжиною руки r під кутом θ . Оскільки sin 0 ° = 0 і sin 90 ° = 1, ви можете бачити, що крутний момент максимізується, коли сила прикладається перпендикулярно до важеля. Якщо ви думаєте про будь-який досвід роботи з довгими гайковими ключами, це, можливо, має інтуїтивний сенс.
Формула крутного моменту валу
Щоб обчислити крутний момент валу - наприклад, якщо ви шукаєте формулу крутного моменту розподільного вала - спочатку слід вказати тип вала, про який ви говорите.
Це тому, що вали, які, наприклад, вигнуті і містять всю свою масу в циліндричному кільці, ведуть себе інакше, ніж тверді вали однакового діаметра.
Для кручення на порожнистих або твердих валах називається величина напруга зсуву, представлений τ (грецька літера тау), вступає в гру. Також полярний момент інерції місцевості, J, така кількість, як маса, що виникає при обертаннях, потрапляє в суміш і є специфічною для конфігурації вала.
Загальна формула крутного моменту на валу:
T = τ × frac {J} {r}де r - довжина і напрямок важеля. Для міцного валу, J має значення (π / 2)r4.
Для порожнистого валу, J натомість є (π / 2) (rо4 – ri4), де rо і rо - це зовнішній і внутрішній радіуси вала (суцільна частина зовні до порожнього циліндра).