Torze: Jak porozumět torzi

Existuje mnoho různých typů mechanických zátěží, které mají vliv na objekt. A torze je jedním z nich. V tomto blogovém článku se podíváme na základy torze a několik příkladů.

Co je torze?

Torze je typ zátěže, která působí na objekt při působení krouticí síly. K torzi dochází, když je objekt otočen způsobem, který má za následek jeho nerovnoměrnou deformaci.

Typickými montážními díly ve strojírenství ovlivněnými torzí jsou rotační hřídele, hnací hřídele a hřídele motoru, protože musí neustále absorbovat krouticí momenty.

Tyto prvky jsou často vyrobeny z oceli nebo hliníku. Za zvláštních provozních podmínek se používá také plast vyztužený karbonovými vlákny nebo jiné vysoce výkonné materiály.

Použité materiály by měly mít dobrou pevnost a měly by být velmi odolné proti torzi.

Příklad torze

Běžný příklad torze se vyskytuje u kabelových navijáků (např. jeřáb zvedá náklad). Jakmile se naviják kabelu otáčí, zatáhne za kabel, ale kabel působí proti tahu silou.

Vzhledem k tomu, že je lano navinuto na buben, je mezi lanem a středem nápravy vytvořena vzdálenost, která ve spojení s tíhou táhnoucí za lano vede ke krouticímu momentu. Výsledný krouticí moment působí na hřídel a ta je vystavena torzi. Tuhost hřídele musí v tomto okamžiku působit proti krouticímu momentu.

Teorie torze

Teorie torze uvádí, že předmět vystavený krouticí síle se deformuje způsobem úměrným krouticí síle. To znamená, že deformace objektu je přímo úměrná velikosti rotační síly.

Krouticí moment

Krouticí moment je měřítkem rotační síly objektu. Je specifikován jako součin poloměru objektu a rotační síly. Lze jej vypočítat mnoha způsoby, ale nejběžnější metodou je použití reakčních vzpěr krouticího momentu. Reakční vzpěra krouticího momentu je naměřená hodnota, která udává, do jaké míry krouticí moment pracuje na objektu.

Krouticí moment T se vypočítá vynásobením síly F působící na páku délkou r páky.

Úhel otáčení

Zátěž vede ke zkroucení tyče, která je určena jako úhel zkroucení (θ_t)

Torzní vibrace

Torzní vibrace jsou typem mechanických vibrací aktivovaných otáčením pevného tělesa kolem jeho podélné osy. Tyto vibrace se mohou vyskytnout v mnoha mechanických aplikacích, jako jsou motory, převodové jednotky a šroubováky. Jsou nežádoucí, protože tyto vibrace mohou vést k úplnému zničení aplikace.

Počkat! Jak lze torzi použít v mechanických aplikacích?

Typickým použitím krouticích sil jsou torzní pružiny.

Torzní pružiny jsou pružiny namáhané točivým momentem. Často se používají v aplikacích, kde je vyžadován krouticí moment nebo rotační síla.

Jedním z typů torzních pružin jsou kontrakční pružiny. Skládají se z drátu s kruhovou plochou průřezu a mohou být buď pravostranně vinuté, nebo levostranně vinuté.

Maximální zatížení kontrakční pružiny závisí na materiálu, stejně jako na průřezu materiálu a délce nohy.

Vyšší síly pružiny lze dosáhnout pomocí použití několika torzních pružin na jedné nápravě.

Dalšími typy torzních pružin jsou pružiny torzní tyče, spirálové torzní pružiny a válečkové pružiny.

Příkladem rozsahu aplikace pro torzní pružiny je použití jako pružinový závěs v samozavíracích prvcích dveří nebo jako přednapínací prvek pro kliky dveří se západkou.