Technický průvodce · metoda a praktické rady

Návrh průměru hřídele v krutu

Návrh hřídele kombinuje přenášený moment s dovoleným smykovým napětím a určí teoretický minimální průměr.

Revidováno

Plný hřídelDutý hřídelTTDDdDmin ∝ ∛(T / τadm) · f(d/D)
Oba průřezy jsou kótovány samostatně; moment T je zobrazen malou vnější šipkou bez zakrytí geometrie.

Plná hřídel

Pro plnou kruhovou hřídel platí τmax = 16T/(πD³). Obrácením vztahu se získá minimální průměr.

Praktická rada: jasně uveďte, zda zadaný moment je jmenovitý, maximální nebo již násobený součinitelem.

Dutá hřídel

Při pevném k = d/D je polární kvadratický moment πD⁴(1−k⁴)/32.

U cyklicky zatíženého hřídele bývá únavová kontrola často přísnější než statická.

Skutečné návrhové kontroly

τmax = 16T/(πD³)

Výsledek je nutné doplnit kontrolou únavy, vrubů, drážek, tuhosti, kritických otáček a vyrobitelnosti.

Je to účinné, ale zvyšuje hmotnost, setrvačnost a zástavbové rozměry.

4. Plný nebo dutý?

Dutý hřídel může nabídnout dobrý poměr hmotnosti a tuhosti, protože materiál blízko osy má malý příspěvek k polárnímu momentu.

Je však nutné předepsat d/D nebo tloušťku stěny. Poté zkontrolujte výrobu, montáž, případné svary a lokální boulení.

5. Kontrolní seznam před schválením

Teoretický průměr je pouze začátek.

  • Vyberte skutečně dostupný rozměr a přepočítejte.
  • Zkontrolujte úhel zkroucení a tuhost.
  • Zahrňte koncentrace napětí od osazení a drážek.
  • Ve stejném bodě zkontrolujte kombinaci ohybu a krutu podle von Mises.
  • Při proměnném momentu nebo ohybu proveďte únavovou analýzu.
  • Zkontrolujte kritické otáčky, ložiska, pera a spoje.

Číselná aplikace

Příklad plné hřídele

T = 1 000 N·m a τdov = 60 MPa.

  1. Sjednoťte jednotky.
  2. Vypočítejte Dmin = [16T/(πτdov)]^(1/3).
  3. Zvolte větší praktický průměr.
  4. Přepočet: d = 31,8 mm a τ = 78,61 MPa.

Výsledek: Teoretický průměr je přibližně 44 mm; skutečná volba může být větší.

Saint-Venantův krut kruhové hřídele. Otevřít přesný zdroj ↗

Pro kontrolu a prohloubení

Přímé reference

Každý odkaz vede na přesnou stránku použitého kurzu, normy nebo publikace, nikoli na obecnou domovskou stránku.

  1. Mezinárodní soustava jednotek, 9. vydáníMIT OpenCourseWareOficiální zdroj pro jednotky, značky a převody.
  2. University PhysicsOpenStaxOtevřené kapitoly z mechaniky, proudění, elektřiny a tepla.