Torzió: Mit jelent a torzió
A tárgyakat számos különböző típusú mechanikai terhelés éri. Ezek egyike a torzió. Ebben a blogcikkben áttekintjük a torzió alapjait, és néhány példát is megvizsgálunk.
Mi az a torzió?
A torzió olyan terhelésfajta, amely egy tárgyra hat, amikor torziós, azaz csavaró erőt fejtenek ki rá. Torzió akkor fordul elő, ha egy tárgyat olyan módon forgatnak el, amely a tárgy egyenetlen deformációját eredményezi.
A gépészetben jellemzően a forgótengelyek, a hajtótengelyek és a motortengelyek érintettek, mivel állandóan el kell nyelniük a forgatónyomatékokat.
Ezek az elemek gyakran acélból vagy alumíniumból készülnek. Különleges üzemi körülmények között szénszálas erősítésű műanyagot vagy más nagy teljesítményű anyagokat is használnak.
A felhasznált anyagoknak jó szilárdságúnak kell lenniük, és erős ellenállást kell nyújtaniuk a torzióval szemben.
Példa torzióra
A torzióra gyakori példa a kábelcsörlőknél jelentkezik (pl. amikor a daru felemeli a terhet). Amint a kábel csörlője forog, meghúzza a kábelt, de a kábel súlyerővel ellensúlyozza a húzást.
Mivel a kötél egy dobra van tekerve, a kötél és a tengely közepe között egy bizonyos távolság van, ami a kötél súlyerővel történő húzásával együtt forgatónyomatékot eredményez. Az így létrejövő forgatónyomaték a tengelyre hat, amely torziónak van kitéve. A tengely merevségének ellensúlyoznia kell ezt a nyomatékot.
- -(a)– Kábelcsörlő tengellyel
- -(b)– A tengely keresztmetszete F forgatónyomatékkal
A torzió elmélete
A torzió elmélete szerint egy torziós erőnek kitett tárgy a torziós erővel arányos módon deformálódik. Ez azt jelenti, hogy egy tárgy deformációja egyenesen arányos a forgatási erő nagyságával.
Forgatónyomaték
A forgatónyomaték egy tárgyra ható forgatási erő mértéke. A tárgy sugarának és a forgatási erőnek a szorzataként van megadva. Sokféleképpen kiszámítható, de a leggyakoribb módszer a nyomatékreakciós karok alkalmazása. A nyomatékreakciós kar egy mért érték, amely azt jelzi, hogy a forgatónyomaték milyen mértékben hat egy tárgyra.
A T forgatónyomaték kiszámításához a karra ható F erőt meg kell szorozni az erőkar r hosszával.
Forgatási szög
A terhelés a rúd megcsavarodását eredményezi, ami a csavarás szögeként van megadva (θt)
- T– Forgatónyomaték
- D– Direkciós (irányvektoros) nyomaték
- L– Rúd hossza (torziós rúd)
- G– Torziós modulusz
- IT- A torzió tehetetlenségi nyomatéka, leírja a rúd keresztmetszetének méretét és alakját
Torziós rezgések
A torziós rezgések olyan mechanikai rezgések, amelyeket egy szilárd testnek a hossztengelye körül történő forgatása vált ki. Ezek a rezgések számos mechanikai alkalmazásban előfordulhatnak, mint például motorokban, fogaskerekekben és csavarhúzókban. Ezek a rezgések nemkívánatosak, mivel a teljes alkalmazás tönkremeneteléhez vezethetnek.
Álljunk meg egy pillanatra! Hogyan használható a torzió a mechanikus alkalmazásokban?
A torziós erők tipikus alkalmazása a torziós rugó.
A torziós rugók a nyomaték által megfeszített rugók. Gyakran használják olyan alkalmazásokban, ahol nyomatékra vagy forgási erőre van szükség.
A száras rugó a torziós rugók egyik típusa. Ezek kör keresztmetszetű drótból állnak, és rendelkezhetnek jobb vagy balmenetes tekercseléssel.
A száras rugó maximális terhelése az anyagtól, valamint az anyag keresztmetszetétől és a szár hosszától függ.
Nagyobb rugóerő úgy érhető el a száras rugókkal, ha több száras rugót használnak az egyik tengelyen.
Egyéb típusú torziós rugók a torziós rúdrugók, a spirális torziós rugók és a hengeres rugók.
A torziós rugók alkalmazhatók például önzáró ajtóelemek rugós zsanérjaként vagy a kilincsműves ajtófogantyúk előfeszítő elemeként.
