Содержание
Вся физика занимается описанием того, как объекты движутся и как определенные величины, которыми они обладают (например, энергия, импульс), обмениваются друг с другом и окружающей средой. Возможно, самая фундаментальная величина, управляющая движением, - это сила, которая описывается законами Ньютона.
Когда вы представляете силы, вы, вероятно, представляете объекты, которые толкают или тянут по прямой линии. Фактически, когда вы впервые столкнулись с понятием силы в курсе физики, это тот сценарий, который вам представлен, потому что он самый простой.
Но физические законы, управляющие вращательным движением, включают в себя совершенно другой набор переменных и уравнений, даже если основные принципы одинаковы. Одна из этих специальных величин крутящий момент, который часто действует, чтобы вращать валы в машинах.
Что такое Сила?
Проще говоря, сила - это толчок или тяга. Если суммарный эффект всех сил, действующих на объект, не устраняется, то эта суммарная сила заставит объект ускоряться или изменять его скорость.
Вопреки, возможно, вашей собственной интуиции, а также идеям древних греков, сила не требуется для перемещения объекта с постоянной скоростью, поскольку ускорение определяется как скорость изменения скорости.
Если = 0, изменить в v = 0 и сила не требуется для того, чтобы объект продолжал двигаться, при условии, что никакие другие силы (включая воздушное сопротивление или трение) не воздействуют на него.
В замкнутой системе, если сумма всех присутствующих сил равна нулю а также сумма всех присутствующих моментов также равна нулю, система считается равновесие, так как ничто не заставляет его менять свое движение.
Крутящий момент объяснил
Вращательным аналогом силы в физике является крутящий момент, представленный T.
Крутящий момент является критически важным компонентом практически всех мыслимых инженерных приложений; каждая машина с вращающимся валом имеет крутящий момент, составляющий почти весь транспортный мир, а также сельскохозяйственное оборудование и многое другое в промышленном мире.
Общая формула для крутящего момента дается
T = F × r × sin θгде F это сила, приложенная к рычагу длины р под углом θ , Поскольку sin 0 ° = 0 и sin 90 ° = 1, вы можете видеть, что крутящий момент максимизируется, когда сила прикладывается перпендикулярно к рычагу. Когда вы думаете о каком-либо опыте с длинными гаечными ключами, это, вероятно, имеет интуитивный смысл.
Формула крутящего момента вала
Чтобы рассчитать крутящий момент вала - например, если вы ищете формулу крутящего момента распределительного вала - сначала необходимо указать тип вала, о котором вы говорите.
Это связано с тем, что валы, которые, например, полые и содержат всю свою массу в цилиндрическом кольце, ведут себя иначе, чем сплошные валы одинакового диаметра.
Для кручения на полых или сплошных валах это количество называется напряжение сдвига, представлена τ (греческая буква тау), вступает в игру. Так же полярный момент инерции области, J, количество, похожее на массу в задачах вращения, входит в смесь и является специфическим для конфигурации вала.
Общая формула для крутящего момента на валу:
T = τ × frac {J} {r}где р это длина и направление рычага. Для твердого вала, J имеет значение (π / 2)р4.
Для выдолбленного вала, J вместо этого (π / 2) (ро4 – ря4), где ро и ро являются внешним и внутренним радиусами вала (сплошная часть снаружи пустого цилиндра).