Jaki jest wzór na minimalną średnicę wału poddanego skręcaniu?

Dla wału pełnego o przekroju kołowym: d = ∛(16T/(πτ_all)), gdzie T to przyłożony moment obrotowy, a τ_all to dopuszczalne naprężenie ścinające. Wynika to ze wzoru na skręcanie τ = Tc/J = 16T/(πd³) dla wału pełnego.

Jak wybrać dopuszczalne naprężenie ścinające?

Dopuszczalne naprężenie ścinające wynosi zazwyczaj 50–60% granicy plastyczności przy rozciąganiu: τ_all = 0,577 × σ_y (kryterium von Misesa). Dla stali AISI 1045: τ_all ≈ 180 MPa. Należy zastosować współczynnik bezpieczeństwa 1,5–3,0 w zależności od krytyczności zastosowania i rodzaju obciążenia.

Czym różni się wał pusty od wału pełnego?

Wał pusty o tej samej średnicy zewnętrznej ma nieco mniejszą wytrzymałość na skręcanie, ale znacznie mniejszą masę. Współczynnik wytrzymałości wynosi (1-k⁴), gdzie k = d_i/d_o. Dla k = 0,5 (średnica wewnętrzna = połowa średnicy zewnętrznej) zachowujesz 93,75% wytrzymałości przy około 75% masy.

Czy powinienem uwzględnić rowki wpustowe i koncentracje naprężeń?

Tak. Rowki wpustowe zmniejszają wytrzymałość wału o 25–50% w zależności od typu. Zastosuj współczynnik koncentracji naprężeń Kt (zwykle 1,6–3,0 dla rowków wpustowych). Naprężenie efektywne wynosi τ_eff = Kt × τ. Dopasuj rozmiar wału do naprężenia skupionego lub odpowiednio zmniejsz naprężenie dopuszczalne.

A co z łączonym zginaniem i skręcaniem?

When both bending moment M and torque T act, use the equivalent torque T_eq = √(M² + T²) (maximum shear stress theory) and size the shaft using T_eq in place of T. For the von Mises criterion, use the equivalent bending moment M_eq = √(M² + 0.75T²) with the bending stress formula σ = 32·M_eq/(πd³) checked against the allowable normal stress.

Bezpłatne narzędzie inżynierskie #071

Kalkulator średnicy wału do skręcania

Oblicz minimalną średnicę wału wymaganą do przeniesienia danego momentu obrotowego. Wprowadź moment obrotowy, dopuszczalne naprężenie ścinające i materiał, aby uzyskać wymaganą średnicę ze współczynnikiem bezpieczeństwa.

Wały & wirnikiPełne & pusteAutokalkulacja

Moment obrotowy T (N·m)

Dopuszczalne naprężenie ścinające τ_Wszystko (MPa)

Współczynnik bezpieczeństwa

Typ wału

Szybkie ustawienia wstępne

Wyniki

Minimalna średnica wału

—

Rzeczywiste naprężenie ścinające

—

Zastosowany współczynnik bezpieczeństwa

—

Moment biegunowy J

—

Kąt skrętu (na m)

—

Minimalna średnica (wał pełny)

Wał pusty

Kąt skrętu

Materiał	σ_y (MPa)	τ_all (MPa)	G (GPa)
AISI 1020 (miękki)	210	40	79
AISI 1045 (średni)	310	80	79
AISI 4140 (stop)	415	110	80
AISI 4340 (wysoka wytrzymałość)	470	140	80

⚠️ Uwaga: Ten kalkulator uwzględnia wyłącznie wymiary czystego skręcania. W przypadku łącznego zginania i skręcania należy zastosować metodę równoważnego momentu obrotowego. Zawsze należy uwzględnić rowki wpustowe i koncentracje naprężeń.

Kalkulator średnicy wału na skręcanie | Darmowe narzędzie

Wyniki

Minimalna średnica (wał pełny)

Wał pusty

Kąt skrętu

Shop

Support

Contact