สูตรสำหรับคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาขั้นต่ำภายใต้แรงบิดคืออะไร?

สำหรับเพลาทรงกลมตัน: d = ∛(16T/(πτ_all)) โดยที่ T คือแรงบิดที่กระทำ และ τ_all คือความเค้นเฉือนที่ยอมรับได้ ซึ่งได้มาจากสูตรแรงบิด τ = Tc/J = 16T/(πd³) สำหรับเพลาตัน.

ฉันจะเลือกค่าความเค้นเฉือนที่ยอมรับได้ได้อย่างไร?

โดยทั่วไปแล้ว ค่าความเค้นเฉือนที่ยอมรับได้จะอยู่ที่ 50-601 TP3T ของความแข็งแรงครากแรงดึง: τ_all = 0.577 × σ_y (เกณฑ์ของ von Mises) สำหรับเหล็กกล้า AISI 1045: τ_all ≈ 180 MPa ควรใช้ค่าตัวประกอบความปลอดภัย 1.5-3.0 ขึ้นอยู่กับความสำคัญของงานและประเภทของการรับน้ำหนัก.

เพลาแบบกลวงแตกต่างจากเพลาแบบตันอย่างไร?

เพลาแบบกลวงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเท่ากันจะมีกำลังรับแรงบิดน้อยกว่าเล็กน้อย แต่มีน้ำหนักเบากว่ามาก อัตราส่วนความแข็งแรงคือ (1-k⁴) โดยที่ k = d_i/d_o สำหรับ k = 0.5 (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน = ครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก) คุณจะยังคงรักษาความแข็งแรงไว้ได้ 93.751 ตัน³T โดยมีน้ำหนักประมาณ 751 ตัน³T.

ฉันควรคำนึงถึงร่องลิ่มและจุดที่มีความเค้นสูงหรือไม่?

ใช่แล้ว ร่องลิ่มจะลดความแข็งแรงของเพลาลง 25-501 ตัน ขึ้นอยู่กับชนิดของร่องลิ่ม ให้ใช้ค่าตัวประกอบความเข้มข้นของความเค้น Kt (โดยทั่วไป 1.6-3.0 สำหรับร่องลิ่ม) ความเค้นประสิทธิผลจะเป็น τ_eff = Kt × τ เลือกขนาดเพลาให้เหมาะสมกับความเค้นที่เข้มข้น หรือลดความเค้นที่อนุญาตลงตามความเหมาะสม.

แล้วถ้าเป็นการดัดและบิดรวมกันล่ะ?

เมื่อทั้งโมเมนต์ดัด M และแรงบิด T กระทำพร้อมกัน ให้ใช้แรงบิดเทียบเท่า: T_eq = √(M² + T²) สำหรับทฤษฎีความเค้นเฉือนสูงสุด หรือ T_eq = √(M² + 0.75T²) สำหรับเกณฑ์ของ von Mises จากนั้นกำหนดขนาดเพลาโดยใช้ T_eq แทน T.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี #071

เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาสำหรับเครื่องคำนวณแรงบิด

คำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาขั้นต่ำที่จำเป็นในการส่งแรงบิดที่กำหนด ป้อนแรงบิด ความเค้นเฉือนที่อนุญาต และวัสดุ เพื่อให้ได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการพร้อมปัจจัยด้านความปลอดภัย.

เพลาและโรเตอร์ตันและกลวงคำนวณอัตโนมัติ

แรงบิด T (นิวตันเมตร)

ความเค้นเฉือนที่ยอมรับได้ τ_{ทั้งหมด} (MPa)

ปัจจัยด้านความปลอดภัย

ประเภทเพลา

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

Results

เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาขั้นต่ำ

ความเค้นเฉือนจริง

ใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัย

โมเมนต์ขั้วโลก J

มุมบิด (ต่อเมตร)

เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ (เพลาตัน)

เพลากลวง

มุมบิด

วัสดุ	σ_y (MPa)	τ_all (MPa)	จี (จีพีเอปาสคาล)
AISI 1020 (อ่อน)	210	40	79
AISI 1045 (ขนาดกลาง)	310	80	79
AISI 4140 (โลหะผสม)	415	110	80
AISI 4340 (ความแข็งแรงสูง)	470	140	80

⚠️ หมายเหตุ: เครื่องคำนวณนี้ใช้สำหรับแรงบิดอย่างเดียวเท่านั้น สำหรับการดัดและแรงบิดร่วมกัน ให้ใช้วิธีแรงบิดเทียบเท่า ควรคำนึงถึงร่องลิ่มและจุดที่มีความเค้นสูงเสมอ.

เครื่องคำนวณแรงบิดสำหรับวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา | เครื่องมือฟรี

เผยแพร่โดย นิโคไล เชลโคเวนโก บน 15 ก.พ. 2569 5 มีนาคม 2569

Results

เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ (เพลาตัน)

เพลากลวง

มุมบิด