Outil d'ingénierie gratuit #071
Calculateur de diamètre d'arbre pour torsion
Calculez le diamètre minimal de l'arbre nécessaire pour transmettre un couple donné. Indiquez le couple, la contrainte de cisaillement admissible et le matériau pour obtenir le diamètre requis avec le coefficient de sécurité.
Résultats
Diamètre minimum (arbre plein)
Arbre creux
Angle de torsion
| Matériau | σ_y (MPa) | τ_all (MPa) | G (GPa) |
|---|---|---|---|
| AISI 1020 (doux) | 210 | 40 | 79 |
| AISI 1045 (moyen) | 310 | 80 | 79 |
| AISI 4140 (alliage) | 415 | 110 | 80 |
| AISI 4340 (haute résistance) | 470 | 140 | 80 |
⚠️ Remarque : Ce calculateur ne prend en compte que la torsion pure. Pour une flexion et une torsion combinées, utilisez la méthode du couple équivalent. Tenez toujours compte des rainures de clavette et des concentrations de contraintes.
Pour un arbre plein : d = ∛(16T/(πτ_all)). Cette formule découle de l'équation de torsion τ = 16T/(πd³). Appliquez un coefficient de sécurité en utilisant τ_design = τ_all / SF.
La contrainte de cisaillement admissible vaut généralement 50–60% de la limite d'élasticité en traction : τ_all ≈ 0.577 × σ_y (critère de von Mises). Appliquez un coefficient de sécurité de 1.5–3.0 selon l'application.
Un arbre creux avec un rapport k = d_i/d_o = 0.5 conserve 93.75% de la résistance en torsion pour environ 75% de la masse. Le diamètre extérieur augmente d'un facteur 1/(1−k⁴)^(1/3).
Oui. Les rainures de clavette réduisent la résistance de l'arbre de 25–50%. Appliquez un facteur de concentration de contrainte Kt (typiquement 1.6–3.0). Dimensionnez l'arbre en conséquence ou réduisez la contrainte admissible.
Utilisez le couple équivalent T_eq = √(M² + T²) (théorie de la contrainte de cisaillement maximale de Tresca) et dimensionnez avec T_eq. Pour le critère de von Mises, utilisez le moment fléchissant équivalent M_eq = √(M² + 0.75T²) avec σ = 32·M_eq/(πd³) comparé à la contrainte normale admissible.
Les procédures décrites sur cette page ont été développées et testées sur le terrain par l'équipe Vibromera à l'aide du Balanset-1A, un équilibreur portable à deux canaux et analyseur de vibrations pour l'équilibrage des rotors sur site.
Instruments et logiciels professionnels d'équilibrage sur site.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko est ingénieur en analyse vibratoire, ainsi que fondateur et PDG de Vibromera. Depuis plus de 15 ans, il équilibre des équipements rotatifs sur le terrain plutôt que sur banc d'essai : broyeurs, ventilateurs industriels, concasseurs, centrifugeuses, arbres et broches. C'est de ce travail que sont nés les instruments Balanset — conçus comme un outil qu'un spécialiste peut emporter jusqu'à la machine et utiliser seul, sur site, et non comme un équipement de laboratoire. Vibromera a été fondée en 2017 et est basée à Porto, au Portugal, depuis 2023. Le développement, l'assemblage et le support de la gamme Balanset se font ici. L'instrument phare est le Balanset-1A, un analyseur portable pour l'équilibrage à un et deux plans et pour le diagnostic vibratoire. Nikolai est personnellement impliqué dans le support client, dans le traitement des cas d'équilibrage difficiles et dans le développement du logiciel. Il travaille avec des clients du monde entier, dans toutes les langues.
