Торсион
Торсио́н (от фр. torsion — скручивание, кручение) — стержень из упругого материала, имеющий относительно небольшую крутильную жёсткость, высокую упругость и работающий на кручение.
Могут быть монолитными круглого или квадратного сечения, а также пластинчатыми — набранными из некоторого числа пластин, связанных друг с другом в пучок и совместно работающих на скручивание[1].
Основные формулы
[править | править код]Угол закручивания сплошного торсиона в зависимости от приложенного момента силы модуля сдвига материала однородного по длине торсиона, его длины и полярного момента инерции выражается формулой:
Величину называют крутильной жёсткостью или торсионной жёсткостью, откуда:
Полярный момент инерции для сплошного стержня круглого сечения:
- где — диаметр стержня.
Для полого вала в виде круглой трубы:
- где — внешний диаметр трубы,
- — внутренний диаметр трубы.
Касательные напряжения , возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:
- где — расстояние от оси кручения.
Касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при и при максимальном крутящем моменте , то есть:
Это даёт возможность записать условие прочности при кручении в таком виде:
Используя это условие, можно или по известному крутящему моменту найти полярный момент сопротивления и далее, в зависимости от той или иной формы, найти размеры сечения, или наоборот — зная размеры сечения, можно вычислить наибольшую величину крутящего момента, которую можно допустить в сечении, которое, в свою очередь, позволит найти допустимые величины внешних нагрузок:
- где (для сплошного вала) или (для вала в виде трубы).
Применение
[править | править код]- Маятники с торсионным подвесом;
- Торсионные возвратные пружины в измерительных приборах;
- Подвеска бронетехники и автомобилей (например, заднемоторных ЗАЗ и легковых моделей ЗИЛ, ЛуАЗ, передний мост Запорожца, а также многих французских моделей 1950-х — 1970-х годов, почти всех автомобилей Chrysler с конца 1950-х до 1980-х годов, автомобилей фирмы Mazda (Demio, Familia, Capella) конца 1990-х годов, Alfa Romeo, Suzuki SX4, и т. д.);
- Валы определённой конструкции для сглаживания ударов;
- В многопоточных редукторах для выравнивания моментов между соединёнными параллельно передачами;
- В античных метательных машинах некоторых типов использовались торсионы из органических волокон;
- Для уравновешивания тяжёлых открывающихся элементов конструкции (бронированная крышка люка в бронетехнике, крыша трансмиссии танков, кабина автомобилей «КамАЗ», крышка багажника автомобилей «Волга», «Жигули», «Москвич», секционные ворота, пружина дверцы морозильной камеры холодильников «Минск-10» и тому подобное);
- Торсионы используются для соединения вала и колец в подвеске динамически настраиваемых гироскопов.
Примечания
[править | править код]- ↑ Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизмам. Москва, «Машиностроение», 1987.
Ссылки
[править | править код]- Торсион в Бронетанковой энциклопедии
См. также
[править | править код]Для улучшения этой статьи желательно:
|