Торсионный вал это: Торсионный вал — это… Что такое Торсионный вал?

Торсионный вал — это… Что такое Торсионный вал?

Торсионный вал

Торсионный вал

предварительно тарированный вал, встраиваемый в валопровод. Служит для непосредственного измерения мощности главной энергетической установки.

EdwART.
Толковый Военно-морской Словарь,
2010

.

• Торпедолов
• Точность стрельбы

Смотреть что такое «Торсионный вал» в других словарях:

• торсионный вал — Вал, встраиваемый в валовую линию, предварительно тарированный и предназначенный для непосредственного измерения передаваемого им крутящего момента. [ГОСТ 24154 80] Тематики валопроводы судовые …   Справочник технического переводчика

• Торсионный вал — 11. Торсионный вал Вал, встраиваемый в валовую линию, предварительно тарированный и предназначенный для непосредственного измерения передаваемого им крутящего момента Источник: ГОСТ 24154 80: Валопроводы судовые. Термины и определения оригинал… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Торсионный вал — …   Википедия

• Торсион (торсионный вал) — упругий элемент торсионной подвески боевых и транспортных машин, представляющий собой вал (стержень), работающий на кручение …   Словарь военных терминов

• торсионный — (фр. torsion скручивание) тех. связанный с кручением; т ая подвеска подвеска транспортной машины, у которой упругим элементом (выполняющим роль рессоры) является скручиваемый стальной стержень; т. вал гибкий вал (пружина), способный передавать… …   Словарь иностранных слов русского языка

• ТОРСИОН — торсионный вал (от франц. torsion скручивание, кручение), гибкий вал, служащий для передачи вращающих моментов. Т. представляет собой пружину или тонкий стержень, работающие на кручение. Применяется в тех случаях, когда выполнение жёсткого вала… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• ГОСТ 24154-80: Валопроводы судовые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 24154 80: Валопроводы судовые. Термины и определения оригинал документа: 12. II роставочный вал Короткий вал с припуском на длине, встраиваемый в валовую линию при сборке с пригонкой по месту во время монтажа валопровода… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Валопровод судовой — конструктивный комплекс, обеспечивающий передачу крутящего момента от корабля двигателя гребному винту. Валопровод состоит из системы валов, соединенных болтами на фланцах. Включает в общем случае гребной вал, промежуточный вал и упорный вал… …   Морской словарь

• торсион — (торсионный вал), гибкий вал, служащий для передачи вращающих моментов. Торсион представляет собой пружину или тонкий стержень, работающие на кручение, но способные воспринимать изгибающие моменты. Применяется для соединения систем управления с… …   Энциклопедия техники

• Амортизатор —         устройство для смягчения ударов в конструкциях машин и сооружений для защиты от сотрясений и больших нагрузок. Включается между телом, передающим ударную нагрузку, и телом, защищаемым А. (например, между колесом, движущимся по неровностям …   Большая советская энциклопедия

принцип работы, устройство и преимущества независимой подвески автомобиля

Продолжая рубрику устройства ходовой части современного автомобиля, нельзя не затронуть тему подвески, а точнее одной из ее разновидностей, основанной на принципе торсиона, которая не покидает автомобильную индустрию уже порядка 80 лет и встречается на большинстве бюджетных моделей современности.

Содержание статьи:

История появления торсионной подвески

Впервые торсионную подвеску начали использовать на задней оси в первой половине XX века. Первопроходцами были Citroen, а позднее ее можно было встретить на всех автомобилях Porsche. Следом устройство оценили Renault, Chrysler, наш отечественный ЗиЛ и прочие.

Такое широкое распространение обусловлено по большей части отсутствием аналогов, которые могли бы обеспечивать схожую плавность хода (главная проблема тех лет), простоту, надежность и, что было важно в послевоенные годы — дешевизну, главный фактор и по сей день.

Правда в 1989 году торсионная подвеска окончательно отжила свое и с того года все уважающие себя компании перешли на системы МакФерсона и многорычажки (не считая откровенно бюджетных авто).

Принцип работы торсиона в автомобиле

Как понятно из названия, в основе системы заложен принцип торсиона — металлический стержень скручивается вокруг своей оси, погашая неровности на дороге.

Когда нагрузка увеличивается, рычаг получает нагрузку, которую забирает на себя стержень. Он начинает скручиваться, уводя за собой рычаг колеса. Когда неровность минует, торсионный вал разгибается.

Читайте также: Какие бывают амортизаторы в автомобиле, признаки неисправностей

Сила сопротивления при скручивании рассчитывается специально под каждый автомобиль, чтобы при максимально допустимой нагрузке вал не лопнул, а при езде «налегке» обеспечивал оптимальное гашение неровностей дороги.

Также торсионы играют роль стабилизаторов. Аналогично сегодня в автомобилях проектируется система поперечной устойчивости.

Устройство

Сам механизм выглядит следующим образом. В соответствии с инженерными решениями, металлический вал размещается продольно или поперечно к кузову автомобиля. На концах нарезаны шлицы для надежного соединения.

Один конец стержня крепится к рычагу, а другой непосредственно к кузову или лонжеронам. Чтобы система работала, инженеры устанавливают вал с отклонением в несколько градусов, так, чтобы во время нагрузки обеспечивался допустимый уровень скручивания. Чем больше градус, тем сильнее будет «эффект».

Во многом устройство торсионной подвески напоминает рессорную, но в отличие от последней, стержень скручивается быстрее, обеспечивая тот самый знаменитый плавных ход, который так оценили автолюбители.

Типы подвесок

За годы применения, система видоизменялась для установки на разных осях автомобилей. Также в некоторых случаях конструкция требовала продольной или наоборот поперечной установки упругого элемента относительно рамы.

Из такого множества можно выделить три вида конфигурации, которые были и до сих пор остаются популярными.

Передняя на поперечных рычагах

Единственный вариант данной системы, встречающийся на передней оси. С одной стороны, упругий элемент крепится к поперечным рычагам (верхнему или нижнему в зависимости модели), а с другой к раме или кузову автомобиля.

Торсион располагается продольно. Рычаги передают нагрузку на скручивающийся элемент, который в свою очередь дополнительно выполняет роль стабилизатора.

Данную систему часто можно было встретить на рамных внедорожниках и коммерческих автомобилях. Такая конфигурация освобождала много места спереди, например, для установки полного привода.

Задняя с поперечными торсионами

Система на поперечных торсионах сегодня не применяется ввиду не лучших характеристик управления и необходимости устанавливать задние колеса на разном расстоянии относительно передней оси (разница составляла до 5 см).

С другой стороны, данный вариант позволял значительно увеличить объем багажника, что для старых европейских автомобилей было приоритетной задачей. Суть механизма аналогична первому. Одна сторона торсиона крепилась к рычагу, вторая к раме.

Задняя полузависимая

А вот этот тип подвески дожил до наших дней и успешно используется производителями при проектировании бюджетных моделей с передним приводом.

Статья по теме: В чем разница между кроссовером, внедорожником и паркетником

В данном случае колеса надежно связаны между собой с помощью скручивающиеся балки, которая не сколько работает на гашение неровностей дороги, сколько является стабилизатором.

Амортизируют здесь все те же поперечно расположенные торсионы, которые соединяются с рычагами и крепятся к втулке в центре. Так нивелируется необходимость в установке колес на разном расстоянии и сохраняется необходимая жесткость.

Подвеска считается полузависимой, так как колеса задней оси не могут полноценно двигаться отдельно друг от друга. Движение одного влияет на другое, хоть и не в значительной мере.

Плюсы и минусы

Как уже понятно, главное преимущество торсионной системы в современном ее облике — это дешевизна производства, но есть и другие:

• Небольшое количество деталей, соответственно, повышенная надежность;
• Отличная амортизация;
• Легкость в обслуживании из-за небольшого количества деталей;
• Снижение нагрузки на подшипники;
• Компактность;
• Можно самостоятельно регулировать клиренс автомобиля.

Но с недостатками автомобильная индустрия смирится не может.

1. Во-первых, само производство упругих элементов достаточно сложный и трудоемкий процесс.
2. Во-вторых, они начинают скрипеть.
3. В-третьих, торсионная система не дает той управляемости, которую могут предложить современные системы.

Что лучше торсионная балка или многорычажная подвеска?

Многорычажная система однозначно стала большим скачком вперед в плане технологичности. В отличие от торсиона, многорычажка дает каждому колесу двигаться независимо друг от друга, при этом не вызывает кренов кузова и скрипа.

Что положительно сказывается на сцеплении с дорогой, управляемости и уровне комфорта пассажиров, с которым не сравнится даже система МакФерсона.

Но сложность конструкции значительно повлияла на ее конечную стоимость в производстве и ремонтопригодности (любой элемент заменяем, но процесс крайне трудоемкий из-за запрессовки сайлентблоков и пр. ).

Торсионный вал — Энциклопедия по машиностроению XXL

Диаметр (м) торсионного вала на ходят из условия необходимой жесткости  [c.191]

Диаметр (мм) торсионного вала вычисляют из условия необходимой жесткости  [c.215]

Найденный диаметр торсионного вала проверяют на прорость  [c.216]

TOB машин и механизмов коленчатых и торсионных валов, клапанных пружин, кривошипно-шатунных механизмов и др.  [c.223]

Для реализации плавающей подвески основных звеньев наиболее часто используют одинарные или двойные зубчатые (шлицевые) муфты. Муфты солнечных шестерен представляют собой полый или сплошной торсионный вал с двумя или одним (рис. 214, а) зубчатым сочленением. Муфты коронных колес и водил оформляются  [c.336]

При испытаниях муфт полумуфты устанавливают на полые валы, сквозь которые пропускают торсионный вал, замыкающий контур. При испытаниях передач винт-гайка применяют по две гайки, нагруженные силой сжатия пружины между ними. При испытаниях подшипников нагрузку можно создать в виде силы распора между ними.  [c.474]

Назначение — торсионные валы, коробки передач и другие нагруженные детали, работающие при скручивающих повторно-переменных нагрузках и испытывающие динамические нагрузки.  [c.287]

Назначение — тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы пружинные.  [c.344]

Два невесомых прямолинейных стержня длины соответственно и I2 с точечными грузами одинаковой массы по концам симметрично закреплены на невесомом вертикальном торсионном валу так, как показано на рисунке. Полагая, что жесткость участков вала i и Си удовлетворяет условию i = 4 n, и пренебрегая сопротивлениями, установить, каким должно быть соотношение длины и и I2 стержней при одинаковых периодах их крутильных колебаний в указанных схемах.  [c.116]

Торсионный вал имеет два участка различной крутильной жесткости i и Сц. Пренебрегая массой вала, определить соотношение круговых частот k, и свободных крутильных колебаний однородного диска в двух  [c.116]

Пример 211.1. Стальной торсионный вал диаметром d = l см и длиной /=100 см, защемленный на конце, закручен на пол-оборота. Требуется определить величину приложенного момента и угол на который вал останется закрученным после снятия нагрузки, предполагая, что материал не упрочняется.  [c.553]

Сталь с высокими характеристиками упругости применяется для нагруженных деталей, диаметром до 100 мм, работающих при резких скручивающих повторно-переменных нагрузках и испытывающих динамические нагрузки, например торсионных валов, коробок передач и др.  [c.273]

Момент на электродвигателе определяется устройством 4 (система мотор-весы), а окружное усилие на зубчатых колесах измеряется при помощи динамометрического устройства при скручивании валов. Различные варианты стендов с замкнутым контуром отличаются прежде всего способом создания крутящего момента, например, за счет длинного торсионного вала, проходящего внутри пустотелого вала, за счет осевого смещения косозубых колес, специальным нагрузочным устройством с гидро- или пневмоприводом, позволяющим создавать усилия после начала вращения передачи или другими способами.  [c.494]

Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием является одним из основных способов повышения надежности деталей и машин. Этим способом упрочняются пружины и листовые рессоры, зубчатые колеса и вагонные оси, коленчатые и торсионные валы, шатуны и диски трения, силовые шпильки и траки, сварные швы резервуаров, лопатки турбин, беговые дорожки крановых колес и др. Основными особенностями упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием являются  [c.94]

Назначение стали в зависимости от категорий 2 2А 2Б 3 ЗА ЗБ ЗВ ЗГ— для изготовления упругих элементов (рессор, пружин, торсионных валов и т. п.) ЗА ЗБ ЗВ ЗГ — для изготовления автомобильных рессор и пружин 1 1А 1Б 4 4А 4Б — для использования в качестве конструкционной.  [c.333]

Заводские лаборатории в содружестве с институтами ведут работы по внедрению таких новых для объединения технологических процессов, как магнитно-абразивная обработка деталей (вместо ручной «полировки поверхностей) и холодная продольная раскатка-вытяжка полуосей автомобилей и торсионных валов прицепов.  [c.230]

Немалое значение обкатывания поверхности заключается и в поверхностном наклепе. Так, например, при обкатке болтов по впадинам резьбы их предел выносливости повысился на 50% на 82% повысился предел выносливости торсионных валов при обкатке их гладкой части и шлицев.  [c.217]

В тяжёлом и среднем машиностроении рессоры, пружины с круглым, овальным и квадратным сечением, торсионные валы  [c.667]

В многопоточных соосных передачах применяют упругие элементы металлические (пружины, торсионные валы — рассмотрены ниже), а также резиновые различной формы (бруски, кон и ческо-цилиндрические шайбы  [c.189]

Диаметр торсионного вала, найден ный из условия необходимой жесг-кости, проверяют на прочпосп.  [c.191]

Торсионные валы применяют в высоконагруженных многопоточных передачах ответственного назначения. На рис. 13.5 дана конструктивная схема промежуточной ступени одного потока передачи. Торсионный вал соединяют с валами колеса и шестерни шлицевым соединением. В этой схеме обеспечено надежное центрирование зубчатых колес на в 1лах. Недостаток — увеличенная ширина редуктора, большое число подшипников.  [c.215]

Лишь небольшая часть валоп, например гибкие валы, часть торсионных валов, не поддерживает вращающиеся детали.  [c.316]

При разгрузке тела за счет потенциальной энергии производится работа. Таким образом, упругое тело является аккумулятором энергии. Это свойство упругих тел широко используется, например, в заводных пружинах часовых механизмов и в различных упругих амортизируюнтих элементах (рессоры, пружины, торсионные валы и др.).  [c.38]

Фо] не установлено. Длительное время машиностроители принимали за норму допускаемого угла закручивания 4° на 1 м. Однако современная практика показывает, что валы с углами закручивания, значительно превышающими эту норму, работают вполне удовлетворительно. Так, напримс-р, угол закручивания у полуосей автомобиля доходит до 1Г на 1м, а специальные торсионные валы тягачей и танков имеют в эксплуатации углы закручивания до 30° на 1 м.  [c.391]

Соединение трансформатора с торсионным валом 6 позволяет использовать эффекты косвенного резонанса для динамического усиления выходного потока при внешней нагрузке 2о реактивного характера. Каждый из роторов трансформатора со спиральным каналом можно использовать, как и автономный источник переменной, гидравлической мощности. Для этого достаточно сообщить ротору поворотные колебания V = Vp os (ot или приложить к нему переменный момент М — = Mq os Ш. в этом случае, имея на выходе спирального канала сопротивление г , получим систему мягкого возбуждения переменного давления. Для преобразования преимущественно постоянных потоков применяют также гидромоторно-насосные агрегаты, пред-  [c.245]

ХГР и 27ХГР грузовых автомобилей, втулки, червячные валы, кулачковые муфты, пальцы, шкворни, конические кольца подшипников диаметром 60—2.50 мм и ролики диаметром до 25 мм, шпиндели, торсионные валы и другие детали Сталь марки ЗОХГТ в цементованном состоянии — тяжело-нагруженные шестерни коробки передач и заднего моста грузовых автомобилей после улучшения — детали станков, к которым предъявляются требования повы[иенной прочности после азотирования — ходовые винты станков, валики, червячные валы и другие детали, от которых требуются минимальная деформация и повышенная износостойкость.  [c.306]

ХНМФА Валы, торсионные валы сечением до 100 мм и другие сильно нагруженные детали, работающие при резких скручивающих нагрузках  [c.307]

С2А из полосовой стали толщиной 3—18 мм и из пружинной ленты толщиной 0,08—3 мм, витые пружины из проволоки диаметром 3—12 мм. В станкостроении — спиральные пружины из проволоки диаметром более 6 мм. В автотракторостроении — пружина передней и независимой подвески, рессоры, натяжные пружины и др. Рессоры и пружины с круглым, квадратным и овальным сечением. Торсионные валы, пневматические зубила и др. Сталь склонна к обезуглероживанию, устойчива против роста зерна, обладает достаточно глубокой прокаливаемостью, но несколько меньшей, чем сталь, дополнительно легированная хромом, марганцем или никелем. Максимально допустимая рабочая температура 250 С. Сталь после термической обработки обладает высокими пружинящими свойствами. Различные рессоры и пружины.  [c.419]

Вал 12 насоса и ротор 4 электродвигателя соединены с помощью шлицевых полумуфт и торсионного вала 6. На нижнем конце ротора электродвигателя расположен маховик 5. Вал насоса вращается в двух подщипниках нижний — гидростатический, с питанием контурной водой от вспомогательного импеллера, верхний — радиально-осевой на масляной смазке. В верхней части осевого подшипника установлено храповое антиреверсивное устройство. Оно исключает вращение вала в обратную сторону, которое может возникнуть на неработающем насосе при неплотном закрытии обратного клапана на его нагнетании.  [c.151]

Изучению динамики ткацкого станка-автомата, получившего наибольшее распространение в текстильной промышленности [58], предшествовало исследование влияния отказов на качество продукции, надежности механизмов автоматов, находившихся в эксплуатации. Изучались причины отказов, время, затрачиваемое на восстановление работоспособности, удельные затраты на ликвидацию отказов. Анализ этих данных показал, что наибольшее влияние на производительность станка и качество продукции оказывает боевой механизм. Поэтому при стендовых исследованиях ему уделялось наибольшее внимание. Боевой механизм станка (рис. 12) осуществляет разгон челнока 1, прокладывающего уточную нить 2. Для этого используется потенциальная энергия предварительно закрученного торсионного валика 4. Чтобы валик мог сообщить челноку требуемую скорость, механизм боя в определенный момент времени выводится из кинематического замка. Для этой цели на боковой поверхности боевого кулачка 6, закручивающего торсионный валик, закреплен ролик 7, который, воздействуя на криволинейно очерченную горку 13 трехплечевого рычага 8, выводит механизм из мертвого положения. Движение звеньев механизма при раскручивании торсионного валика происходит независимо от вращения главного вала станка. После отрыва челнока 1 от гонка 2 осуществляется торможение механизма буферным устройством, состоящим из плунжера 9 и дросселя 11 с регулировочной иглой. Долговечность боевого механизма зависит от рационального выбора угла закручивания торсионного вала, профиля горки и профиля плунжера, определяющих характер разгона и торможения челнока.  [c.60]

Область и лрнягеры применения [36] В тяжёлом и среднем машиностроении — валы торсионные, вали коробки передач валы фрикционов  [c.659]

Валы торсионные по лучшим ценам!!!

Вал торсионный используется в многопоточных передачах в качестве амортизирующего элемента и в подвесках транспортных машин. Так как область использования достаточно широка, то и габаритные размеры валов могут значительно отличаться друг от друга. Главным фактором служит соответствие техническим условиям эксплуатации и высокие параметры прочности при кручении.
Конфигурации и особенности
Несмотря на то, что назначение валов может быть различным, детали этой группы имеют примерно одинаковую конструкцию. Стандартными элементами вала являются следующие сегменты:
• шип – так называется деталь, которая располагается на конце вала и служит для передачи вращения;
• шейка – центральная часть вала, которая соединяется с шипом с помощью подшипников;
• пята – крепежное соединение, предназначенное для передачи осевой силы.
Переходные части между отдельными сегментами обозначены канавками разной глубины и толщины, а соединение с элементами передачи производится с помощью конических или цилиндрических выступов.
Для изготовления торсионных валов используется качественная сталь с высоким показателями прочности, стойкости к обычной и химической коррозии, а также теплоустойчивостью. В моменты кручения поверхность вала не должна деформироваться и терять стабильность, так как это приводит к изменению и снижению силы крутящего момента.
Продукция от компании «ЛТ-Групп»
Предприятие «ЛТ-Групп» уже много лет успешно производит металлопрокат специального назначения в любых объемах. Компания является непосредственным производителем и может не только изготовить нужные детали, но и разработать технический эскиз любого компонента. Квалифицированные специалисты имеют навык работы с металлом любой категории и знакомы с различными методами обработки готовых изделий для повышения эксплуатационных характеристик.
Главное достоинство такого сотрудничество заключается в том, что вас ждут привлекательные цены на все виды продукции такого типа. При необходимости вы можете заказать разработку индивидуального проекта торсионного вала, и работники компании проведут нужные расчеты по подбору сплава и создания конструкции нужных габаритов. Помимо первоначального анализа, проводится тестирование продукции на соответствие техническим стандартам и федеральным нормам качества.
Готовая продукция проходит ряд проверок и испытаний на выявление дефектов, которые необходимы для соблюдения стандартов качества. Такое внимательное отношение и широкий спектр предлагаемых услуг помогут вам получить в свое распоряжение любой объем металлопроката, который будет износостоек в любых условиях эксплуатации.

Торсионная подвеска и принцип ее работы

Определимся, что представляет собой автомобильная подвеска. Это устройство, обеспечивающее упругое сцепление автомобильных колес с несущей системой, а еще регулирующее положение кузова при движении, уменьшающее нагрузку на колеса.

На сегодняшний день предлагаются различные типы подвесок: рессорные, пневматические, пружинные, торсионные и т.д. Так, торсионный тип — это торсионные валы из металла, которые работают на кручение, при этом один конец прикрепляется к шасси, другой — к специальному рычагу, стоящему перпендикулярно и связанному с осью.

Изготовление такой детали производится из термически обработанной стали, непосредственно позволяющей выдержать большие нагрузки в момент кручения.

Главным принципом действия подвески считается работа на изгиб.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 801
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

История появления

Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.

Легендарный французский автомобиль Renault 16 с торсионной подвеской

Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители.  Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 484
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Применение торсионной модели

Расположение торсионной балки возможно продольно и поперечно. Расположение продольное используется на больших, тяжелых грузовых авто. На легковых авто используют поперечное расположение, обычно на заднем приводе.

В этих двух случаях механизм предназначен для обеспечения плавности хода, регулирования крена при повороте, обеспечения оптимальной величины затухания колебаний колес, кузова, уменьшения колебаний управляемых колес.

Для некоторых автомобилей торсионную подвеску применяют для автоматического выравнивания с применением мотора, стягивающим балки для дополнительной жесткости, зависимо от скорости, а также состояния покрытия дороги.

Конструкцию с регулируемой высотой можно использовать при замене колес. Это когда транспортное средство приподымают с помощью трех колес, а 4-е поднимается с помощью домкрата. Основным преимуществом такого вида подвесок считается долговечность, легкость в регулировке высоты, а также компактность по ширине транспорта.

Она занимает намного меньше пространства, чем пружинные подвески. Безусловно, торсионная конфигурация легка в эксплуатации, а еще в техническом обслуживании.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1151
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

Что такое торсион?

Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым –  состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.

Упругий элемент торсионной подвески с креплениями

Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.

Торсионные валы круглого сечения

Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 1329
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Виды подвески

1. Зависимая. Принцип ее устройства очень прост. Когда колеса расположенные на одной оси, жестко связаны друг с другом, а изменение положения одного колеса вызывает адекватное смещение другого. Например, задний мост грузового автомобиля. Лучше работает на бездорожье. Но хуже удерживает колесо в контакте с дорогой на высоких скоростях. Такое устройство ходовой части чаще встречается у автомобилей повышенной проходимости и грузовиков, когда автомобиль не должен обладать высокой скоростью движения и комфортабельностью.
2. Независимая. Когда колеса расположенные на одной оси и не связаны между собой: перемещение одного не вызывает изменения положения другого. Для уменьшения поперечного раскачивания автомобиля в движении рычаги колес, принадлежащих одной оси, связывают между собой системой тяг, называемой стабилизатором поперечной устойчивости. Примером такой подвески может служить передняя подвеска большинства легковых автомобилей. На хороших дорогах такая подвеска отлично работает даже при высокой скорости движения. На бездорожье помехой может быть короткий ход рычагов. В этом виде подвески для крепления ступицы к несущему элементу используются, в зависимости от назначения автомобиля, до пяти рычагов. Среди преимуществ многорычажной подвески – более точная управляемость автомобиля, большая надежность системы и длительное время безотказной работы, а также стабильное поддержание пятна контакта протектора с покрытием дороги. Недостатками многорычажной подвески является более короткий, нежели у системы с одним рычагом, ход. Потому езда на автомобиле, оборудованном такой подвеской, менее комфортна и сопровождается большим шумом. Поэтому такой ходовой оснащаются чаще всего спортивные автомобили, передвигающиеся по ровным дорогам и имеющие повышенные требования к управляемости и сниженные к комфортабельности езды.
3. Полунезависимая. Два продольных рычага связанные между собой поперечной торсионной балкой. Например, задняя подвеска ВАЗ 2108 и следующих за ним моделей. Отличается простотой, надежностью, хорошей управляемостью и большой поперечной жесткостью. Минусы ее немногочисленны — невозможность установки в передней части автомобиля и сварное соединение рычагов с поперечной балкой, которое на практике дает о себе знать крайне редко. Принцип ее действия можно понять, если представить что балка играет роль стабилизатора поперечной устойчивости между двумя продольными рычагами.

Преимущества торсиона в подвеске

Торсионы в независимой подвеске имеют по сравнению с другими элементами упругости такие плюсы:

• Большая плавность хода, достигающаяся благодаря лучшим характеристикам деформации. Это обеспечивает нелинейный рост жесткости, в зависимости от величины скручивания, то есть, в конце хода подвеска становится жестче, что смягчает ее удар в отбойник.
• Простота конструкции.
• Компактность.
• Возможность ремонта подвески без стяжек и другого специального инструмента.
• Доступность регулировки жесткости подвески и дорожного просвета.

Торсионная балка в ходовой части автомобиля применяется в полунезависимой задней подвеске, которая тоже имеет несколько достоинств:

• Так же проста, как и зависимая.
• Работает немногим хуже независимой подвески, причем не нуждается в стабилизаторе поперечной устойчивости.

Недостатки торсионов

К недостаткам задних торсионных балок импортных автомобилей можно отнести, пожалуй, только игольчатые подшипники в креплении их к несущим элементам которые время от времени выходят из строя, так как их трудно защитить от коррозии под днищем кузова. Приятно отметить, что задняя балка нашего ВАЗ 2108, прикрепленная к кузову через резинометаллические шарниры, лишена этого недостатка.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3651
Источник: http://AutoLirika.ru/teoriya/torsionnaya-podveska-princip-raboty.html

Процесс работы

Из данного видео, вы узнаете, как работает торсионная подвеска.

Благодаря тому, что торсионный вал закрепляется жестко на кузове либо раме авто, на него при работе подвески воздействуют силы скручивания. Но торсионный вал производится из особого сплава и обладает определенной закалкой, что позволяет работать в виде пружинного элемента.

В момент скручивания вал стремится вернуть автомобильное колесо в первоначальное положение. Так, принцип работы подобен пружинной либо подрессоренной разновидности данной детали авто. Полунезависимая подвеска представляет собой систему подрессоривания, выполненную в виде двух продольных рычагов соединенных поперечиной продольных рычагов.

Основные достоинства такого механизма:

• легкость монтажа;
• малый вес;
• компактность.

Ключевой недостаток — возможность применения лишь на не ведущем мосту.

Регулировка подвески

В случае разболтавшейся подвески отрегулировать положения возможно при помощи обыкновенного гаечного ключа. Вполне достаточно добраться вниз автомобиля, подтянуть необходимые болты. Главное не переусердствовать с целью избежания излишней жесткости хода в момент движения. Регулировка торсионной запчасти легче регулировки пружинных типов.

Производителями автомобилей меняется торсионная балка для регулирования положения движения зависимо от веса двигателя.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1326
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

2. Устройство и принцип работы торсионной балки

Торсионная балка — это вид подвески, в которой роль рабочего элемента играют торсионы. Торсион – это металлический рабочий элемент, который работает на закручивание. Обычно он состоит из металлических стержней, а реже пластин, круглого или квадратного сечения, которые совместно работают на скручивание. В автомобиле торсионы могут использоваться как упругий элемент, или в качестве вспомогательного устройства – стабилизатора поперечной устойчивости. Закрепляясь на ступичном узле левого колеса стабилизатор поперечной устойчивости, проходит к шарнирному узлу в виде резинометаллического шарнира.

Далее к параллельному борту автомобиля в поперечном направлении, где крепится к другому борту в зеркальном положении. Роль рычагов при работе подвески в вертикальном направлении выполняют отрезки торсионов. В современных автомобилях торсионная балка может применяться поперечно или продольно. При этом на легковых автомобилях применяется поперечная балка. А продольная больше подходит для грузовиков. В обоих случаях она призвана облегчить плавность хода и скорректировать крен при повороте. На современных моделях торсионная балка используется с электродвигателем при выравнивании в автоматическом режиме. Подвеска, которая может регулировать высоту колес может использоваться при замене колеса. В таком случае три колеса приподнимают автомобиль, а четвертое колесо поднимается без помощи домкрата.

Принцип работы данной подвески довольно прост. Концы торсионной балки жестко закреплены на раме или кузове автомобиле. Метал из которого он сделан имеет особый сплав и это позволяет ему работать как пружинный элемент. Во время движения на него действует сила скручивания и вал стремиться вернуть колесо на место. Если вал установлен в автомобиле вместе с дополнительным электромотором, то у водителя есть возможность в ручном режиме изменять жесткость подвески. Можно сказать, что принцип работы данной подвески аналогичен подрессоренной и пружинной.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 2016
Источник: https://auto.today/bok/2091-torsionnaya-podveska-princip-raboty.html

Расчёты

Стержень, используемый как упругий элемент, который работает на скручивание, называется торсионом. Касательные напряжения , возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:

,

где r — расстояние от оси кручения.

Очевидно, что касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при и при максимальном крутящем моменте , то есть

,

где Wp — полярный момент сопротивления.

Это даёт возможность записать условие прочности при кручении в таком виде:

.

Используя это условие, можно или по известным силовым факторам, которые создают крутящий момент Т, 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 полого вала)

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 947
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0

Виды подвески

1. Зависимая. Принцип ее устройства очень прост. Когда колеса расположенные на одной оси, жестко связаны друг с другом, а изменение положения одного колеса вызывает адекватное смещение другого. Например, задний мост грузового автомобиля. Лучше работает на бездорожье. Но хуже удерживает колесо в контакте с дорогой на высоких скоростях. Такое устройство ходовой части чаще встречается у автомобилей повышенной проходимости и грузовиков, когда автомобиль не должен обладать высокой скоростью движения и комфортабельностью.
2. Независимая. Когда колеса расположенные на одной оси и не связаны между собой: перемещение одного не вызывает изменения положения другого. Для уменьшения поперечного раскачивания автомобиля в движении рычаги колес, принадлежащих одной оси, связывают между собой системой тяг, называемой стабилизатором поперечной устойчивости. Примером такой подвески может служить передняя подвеска большинства легковых автомобилей. На хороших дорогах такая подвеска отлично работает даже при высокой скорости движения. На бездорожье помехой может быть короткий ход рычагов. В этом виде подвески для крепления ступицы к несущему элементу используются, в зависимости от назначения автомобиля, до пяти рычагов. Среди преимуществ многорычажной подвески – более точная управляемость автомобиля, большая надежность системы и длительное время безотказной работы, а также стабильное поддержание пятна контакта протектора с покрытием дороги. Недостатками многорычажной подвески является более короткий, нежели у системы с одним рычагом, ход. Потому езда на автомобиле, оборудованном такой подвеской, менее комфортна и сопровождается большим шумом. Поэтому такой ходовой оснащаются чаще всего спортивные автомобили, передвигающиеся по ровным дорогам и имеющие повышенные требования к управляемости и сниженные к комфортабельности езды.
3. Полунезависимая. Два продольных рычага связанные между собой поперечной торсионной балкой. Например, задняя подвеска ВАЗ 2108 и следующих за ним моделей. Отличается простотой, надежностью, хорошей управляемостью и большой поперечной жесткостью. Минусы ее немногочисленны — невозможность установки в передней части автомобиля и сварное соединение рычагов с поперечной балкой, которое на практике дает о себе знать крайне редко. Принцип ее действия можно понять, если представить что балка играет роль стабилизатора поперечной устойчивости между двумя продольными рычагами.

Преимущества торсиона в подвеске

Торсионы в независимой подвеске имеют по сравнению с другими элементами упругости такие плюсы:

• Большая плавность хода, достигающаяся благодаря лучшим характеристикам деформации. Это обеспечивает нелинейный рост жесткости, в зависимости от величины скручивания, то есть, в конце хода подвеска становится жестче, что смягчает ее удар в отбойник.
• Простота конструкции.
• Компактность.
• Возможность ремонта подвески без стяжек и другого специального инструмента.
• Доступность регулировки жесткости подвески и дорожного просвета.

Торсионная балка в ходовой части автомобиля применяется в полунезависимой задней подвеске, которая тоже имеет несколько достоинств:

• Так же проста, как и зависимая.
• Работает немногим хуже независимой подвески, причем не нуждается в стабилизаторе поперечной устойчивости.

Недостатки торсионов

К недостаткам задних торсионных балок импортных автомобилей можно отнести, пожалуй, только игольчатые подшипники в креплении их к несущим элементам которые время от времени выходят из строя, так как их трудно защитить от коррозии под днищем кузова. Приятно отметить, что задняя балка нашего ВАЗ 2108, прикрепленная к кузову через резинометаллические шарниры, лишена этого недостатка.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3651
Источник: http://AutoLirika.ru/teoriya/torsionnaya-podveska-princip-raboty.html

Галерея

В данном разделе, находятся фото торсионных подвесок для танка, прицепа и других.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 108
Источник: http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html

Преимущества торсионной подвески

• Высокая плавность хода.
• Компактность и малый вес.
• Высокая ремонтопригодность.
• Простота и надежность конструкции.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 146
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Недостатки торсионной подвески

• Сложность производства торсионов.
• Посредственная управляемость автомобиля.

В настоящее время передняя независимая  подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 438
Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html

Кол-во блоков: 18 | Общее кол-во символов: 28654
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

1. https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 2397 (8%)
2. http://natapku.ru/ustrojstvo/torsionnaya-podveska.html: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 3386 (12%)
3. http://AutoLirika.ru/teoriya/torsionnaya-podveska-princip-raboty.html: использовано 3 блоков из 3, кол-во символов 8647 (30%)
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 6453 (23%)
5. https://auto.today/bok/2091-torsionnaya-podveska-princip-raboty.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 7771 (27%)

Что такое торсионная подвеска? Принцип работы торсионной подвески.

Определимся, что представляет собой автомобильная подвеска. Это устройство, обеспечивающее упругое сцепление автомобильных колес с несущей системой, а еще регулирующее положение кузова при движении, уменьшающее нагрузку на колеса.

На сегодняшний день предлагаются различные типы подвесок: рессорные, пневматические, пружинные, торсионные и т.д. Так, торсионный тип — это торсионные валы из металла, которые работают на кручение, при этом один конец прикрепляется к шасси, другой — к специальному рычагу, стоящему перпендикулярно и связанному с осью.

Изготовление такой детали производится из термически обработанной стали, непосредственно позволяющей выдержать большие нагрузки в момент кручения.

Главным принципом действия подвески считается работа на изгиб.

Применение торсионной модели

Расположение торсионной балки возможно продольно и поперечно. Расположение продольное используется на больших, тяжелых грузовых авто. На легковых авто используют поперечное расположение, обычно на заднем приводе.

В этих двух случаях механизм предназначен для обеспечения плавности хода, регулирования крена при повороте, обеспечения оптимальной величины затухания колебаний колес, кузова, уменьшения колебаний управляемых колес.

Для некоторых автомобилей торсионную подвеску применяют для автоматического выравнивания с применением мотора, стягивающим балки для дополнительной жесткости, зависимо от скорости, а также состояния покрытия дороги.

Конструкцию с регулируемой высотой можно использовать при замене колес. Это когда транспортное средство приподымают с помощью трех колес, а 4-е поднимается с помощью домкрата. Основным преимуществом такого вида подвесок считается долговечность, легкость в регулировке высоты, а также компактность по ширине транспорта.

Она занимает намного меньше пространства, чем пружинные подвески. Безусловно, торсионная конфигурация легка в эксплуатации, а еще в техническом обслуживании.

Процесс работы

Из данного видео, вы узнаете, как работает торсионная подвеска.

Благодаря тому, что торсионный вал закрепляется жестко на кузове либо раме авто, на него при работе подвески воздействуют силы скручивания. Но торсионный вал производится из особого сплава и обладает определенной закалкой, что позволяет работать в виде пружинного элемента.

В момент скручивания вал стремится вернуть автомобильное колесо в первоначальное положение. Так, принцип работы подобен пружинной либо подрессоренной разновидности данной детали авто. Полунезависимая подвеска представляет собой систему подрессоривания, выполненную в виде двух продольных рычагов соединенных поперечиной продольных рычагов.

Основные достоинства такого механизма:

• легкость монтажа;
• малый вес;
• компактность.

Ключевой недостаток — возможность применения лишь на не ведущем мосту.

Регулировка подвески

В случае разболтавшейся подвески отрегулировать положения возможно при помощи обыкновенного гаечного ключа. Вполне достаточно добраться вниз автомобиля, подтянуть необходимые болты. Главное не переусердствовать с целью избежания излишней жесткости хода в момент движения. Регулировка торсионной запчасти легче регулировки пружинных типов.

Производителями автомобилей меняется торсионная балка для регулирования положения движения зависимо от веса двигателя.

Ключевые свойства ремонта

Рассматривая все проблемы торсионных балок, вполне можно сделать вывод, что обслуживание, а также ремонт торсионной подвески связан с такими ситуациями:

• Регулирование высоты конструкции.
• Демонтаж либо замена торсионов.
• Замена игольчатых подшипников.
• Замена пальцев, осей задней балки.
• Ремонт рычагов задней балки.

Регулирование высоты задней подвески не стоит рассматривать в виде ремонта всей конструкции. Это обычно происходит из-за того, что хозяин авто хочет осуществить поднятие задней часть авто.

Иногда изменение высоты балки предусмотрено в целях повышения жесткости и уменьшения осадки автомобильной задней части, при максимальной загрузке. Надо знать, что торсион задней балки не способен работать при изменении высоты задней балки, эксплуатироваться будет при более агрессивной нагрузке, а это может сказаться на его ресурсе.

Процесс изменения высоты заключен в изменении положения торсиона, вернее его шлицевого конца, а также звездочки. У торсиона на концах имеются шлицевые разъемы. Торсион одним концом крепится в шлицевой разъем, рычаг задней балки.
А другим — в разъем на корпусе балки. Если осуществляется ремонт данного типа подвески, тогда понадобится демонтаж торсионов.

В данной ситуации важно сделать в задней балке родное положение торсионов, чтобы в момент монтажа было понятно, что, а также куда вставляется. С целью демонтажа торсиона в процессе стягивания из шлицевого соединения используется инерционный съемник.

Шпильку съемника вкручивают в резьбу на торце торсиона, может быть, эту резьбу стоит почистить.

Часто шлицевые соединения «закисают» либо «прикипают», в таком случае, стандартный съемник не поможет, выручить сможет только обычная кувалда.

Часто ремонт торсионной подвески связан с процессом замены игольчатых подшипников задней балки. Согласно некоторых данных, процесс замены игольчатых подшипников нужен после 80 000 км пробега.

При замене подшипников понадобится демонтаж торсионов, а также рычагов балки. Каждая сторона балки содержит два подшипника. Самой опасной проблемой задней балки является износ игольчатого подшипника, ведь обычному автолюбителю это определить затруднительно.

При отсутствии диагностики авто эксплуатируется и при рассыпавшимся подшипнике, этим усугубляя проблему. В результате изнашивается ось. Безусловно, оси задней балки возможно заменить, но это весьма затруднительно в «домашних» условиях, поскольку помимо знаний и опыта требуется специальное оборудование и приспособления.

Станции технического обслуживания не заменят оси, а предлагают лишь новую балку в сборке с новыми осями, а это весьма дорогое предложение.

Наиболее тяжелым случаем при ремонте конструкции торсионного типа является разрушение посадочного места подшипника в рычаге. Такое происходит редко, в очень «запущенной» ситуации.

Разрушение посадочного места происходит по тем причинам, что палец задней балки, хотя гораздо реже, поскольку это место защищается внешней обоймой подшипника. Процесс ремонта рычага: восстановление посадочного места на металлорежущем оборудовании.

Главной проблемой реставрации рычага балки является поиск требуемого оборудования, такая работа осуществляется на токарно-расточном станке.

Галерея

В данном разделе, находятся фото торсионных подвесок для танка, прицепа и других.

Для комфортной езды по неровным дорогам необходима упругая связь между колесами и кузовом автомобиля. Одним из способов обеспечения такой связи является применение торсионной подвески. Её активно используют в автомобилестроении благодаря компактности, простоте конструкции и высокой надежности.

Торсионная подвеска – что это такое?

Торсион представляет собой вал, изготовленный из специальной пружинящей стали, обработанной термически. К сплаву предъявляются весьма жесткие требования. Он должен выдерживать продолжительные нагрузки, не теряя при этом свои первоначальные свойства. От этого зависит надежность и долговечность подвески в целом. Для уменьшения негативного воздействия внешней среды торсион покрывают антикоррозийным составом и краской. Наиболее защищены от появления ржавчины валы, которые покрыты прорезиненным составом.

Во время преодоления автомобилем неровностей торсионы работают на скручивание в одном направлении. В зависимости от конструктивных особенностей они бывают:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• набранные из нескольких слоев металла.

Концы торсиона жестко крепятся к:

• несущему рычагу;
• кузову или раме автомобиля (в зависимости от конструкции).

Фиксация происходит посредством шлицев. Крепление к кузову может быть реализовано при помощи профиля, отличного от круглого. Для нормальной работы подвески ось вращения рычага и ось торсиона должны лежать на одной линии.

Сопротивление скручиванию рассчитывается таким образом, чтобы торсион удерживал вес автомобиля, но при этом позволял двигаться рычагу, обеспечивая упругое соединение колес с кузовом. На жесткость подвески влияют форма, упругость сплава, длина и прочие рабочие характеристики торсиона.

Устройство и принцип работы

На рисунке ниже изображена торсионная подвеска, принцип работы которой заключается в защите кузова автомобиля от чрезмерных нагрузок, передаваемых от колес, путем их гашения пружинящим валом. В процессе преодоления автомобилем неровности дорожного покрытия торсион скручивается, обеспечивая максимальную плавность хода. По завершении переезда через помеху торсион возвращается в исходное положение.

Нагрузка равномерно распределяется по всему механизму. По принципу действия это похоже на пружину — но при этом торсион демонстрирует лучшую эффективность.

Устройство торсионной подвески предполагает постоянное наличие напряжения скручивания на упругом валу во время действия сил поднятия-опускания на колесо. Поэтому отсутствие деформационных изменений в торсионе является главным требованием к изделию.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

• поперечно;
• продольно.

Поперечное расположение торсионного вала нашло свое применение в легковом транспорте. Обычно данного вида подвеска используется в автомобилях с задним приводом. Ее особенностью является размещение валов вдоль кузова машины.

Продольные торсионы применяются на больших, тяжелых грузовиках. Были попытки использовать их и на легковом транспорте, но широкого распространения эта практика не получила.

На данный момент в автомобилестроении используются подвески 3-х основных конструкций:

1. Передняя независимая с использованием поперечных валов.
2. Задняя независимая с поперечными торсионами.
3. Полузависимая задняя.

Передняя независимая

Передняя независимая торсионная подвеска включает в себя следующие элементы:

• Продольно расположенный торсион. Обеспечивает высокую плавность хода.
• Рычаг. Передает усилие и вызывает скручивание торсиона.
• Амортизатор. Служит для гашения колебаний, возникающих в ходовой части автомобиля.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Минимизирует крен кузова машины во время движения. Улучшает управляемость автомобиля.

Передняя независимая торсионная подвеска применяется на тяжелых внедорожниках. За счет этого освобождается место для мощного привода колес.

Задняя независимая

Поперечные торсионы задней подвески устанавливаются в паре с продольными рычагами. Пример конструкции приведен на изображении ниже.

Интересным примером автомобиля с поперечными торсионными валами и продольными рычагами является Renault 16. Машина имеет различную колесную базу справа и слева. Расстояние между передним и задним колесами справа и слева отличается на несколько сантиметров. Причиной такого инженерного решения является последовательное расположение валов один за другим. Это слегка ухудшило управляемость автомобиля, но позволило увеличить багажное отделение.

Полузависимая задняя

В основе подвески данного типа лежит торсионная балка, которая имеет U-образную форму. Продольные рычаги располагаются по одному с каждой стороны. Балка соединяет их между собой. Рычаги крепятся одной стороной к кузову, а второй к ступице колеса.

Балка хорошо сопротивляется изгибу. При этом ее форма абсолютно не мешает ей скручиваться. Колеса могут немного перемещаться в вертикальной плоскости относительно друг друга. Расположение торсионной балки можно посмотреть на рисунке ниже.

Полунезависимая подвеска используется в бюджетных машинах с передним приводом. Обусловлено это простотой конструкции и низкой ценой таких машин.

Плюсы и минусы применения торсионов

Торсионная подвеска имеет свои достоинства и недостатки. Преимуществами торсионной подвески являются:

• плавность хода авто;
• возможность регулировки высоты, благодаря чему легко изменить дорожный просвет;
• компактность и простота;
• хорошая ремонтопригодность;
• надежность.

Недостатки торсионной подвески таковы:

• большая зависимость жесткости подвески от качества торсионов;
• сложность изготовления упругих валов;
• управлять автомобилем сложно – повороты осуществлять слишком просто.

Заключение

Торсионная подвеска активно применяется в тяжелой технике, внедорожниках, а также в автомобилях бюджетного сегмента. Ее простота, надежность, долговечность и отменные прочие эксплуатационные характеристики позволили использовать ее на транспортных средствах, не требующих хорошей управляемости на высокой скорости, так как для спортивной, динамичной езды такого типа подвеска, к сожалению, совсем не подходит.

Автомобильная промышленность развивается стремительными темпами. Каждый год компании придумывают все новые системы и технологии. Сегодня все привыкли к автомобилям с независимой Но не так давно машины выпускались только с торсионной подвеской («Рено» — не исключение). Что она собой представляет и как работает? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика и устройство

Торсионная подвеска — это разновидность подвески, где функцию рабочего элемента выполняют торсионы. Что это за элементы? Торсион представляет собой металлический механизм, действующий на закручивание. Состоит из пластин или стержней круглого (реже — квадратного) сечения. Эти пластины работают совместно на скручивание. Торсион может использоваться в качестве вспомогательного устройства (как стабилизатор поперечной устойчивости) либо как упругий элемент. Крепится элемент на ступичном узле колеса и проходит в виде резинометаллического шарнира к шарнирному узлу. Отрезки торсионов выполняют роль рычагов подвески.

Сама балка может применяться продольно либо поперечно. Последний вариант используется чаще всего на легковых автомобилях. Продольный вариант встречается на грузовиках. Но вне зависимости от типа расположения, балка призвана скорректировать крен при повороте и увеличить плавность хода при прохождении неровностей.

В целом, система состоит из следующих элементов:

• Привода.
• Тормозного диска.
• Нижнего и верхнего рычага.
• Моста.
• Торсиона.
• Балки.
• Тяги поперечной устойчивости.
• Амортизатора.

Как это работает?

Принцип работы торсионной подвески весьма прост. Так, концы балки жестко крепятся на кузове или раме автомобиля (если это легковой автомобиль или грузовик). При движении на балку действует сила скручивания. При этом вал стремится вернуть колесо на место. Если он установлен с дополнительным электромотором, водитель может иметь возможность корректировать жесткость подвески. Таким образом, работа торсионной подвески аналогична пружинной либо подрессоренной. Система выполняет несколько задач:

• Регулирует угол крена в повороте.
• Обеспечивает плавность хода.
• Поглощает колебания от колес и от рамы.
• Производит стабилизацию колес.

Где применяется?

Такую подвеску можно встретить на старых рамных внедорожниках. К таким относятся «Митсубиси-Паджеро», а также американские «Субурбаны» и «Тахо». На легковых авто такая схема подвески практически не используется (во времена СССР такая конструкция применялась на «Запорожце»). Среди знаменитых иномарок стоит отметить «Рено-Лагуну» и «Пежо 405». Использовать многорычажную подвеску тогда было сложно и дорого, а торсионная обеспечивала высокую плавность хода.

Преимущества

Среди плюсов торсионной подвески автомобиля стоит выделить простоту эксплуатации. Так, система устроена очень просто, что позволяет легко проводить ремонт и обслуживание. Также данная подвеска может настраиваться по жесткости. Автолюбитель самостоятельно может нарастить торсионы под свой стиль езды, сделать ходовую часть более мягкой либо жесткой.

Следующее преимущество касается массы. Такая подвеска весит гораздо меньше, чем ее аналоги. При этом отличается небольшими размерами. Данная особенность позволяла применять торсионную подвеску на «Пежо» и других малолитражных автомобилях.

Одно из самых значимых преимуществ — это надежность. Такая ходовая часть практически не требует ремонта. А если это торсионная подвеска прицепа, то она и вовсе вечная. За весь период эксплуатации владельцы сталкивались лишь с необходимостью регулировки жесткости.

Особенности

Среди прочих особенностей нужно отметить возможность регулировки клиренса. Такая возможность есть далеко не на каждом современном авто. При этом для настройки дорожного просвета использовался один ключ. Необходимо было открутить либо закрутить необходимый регулировочный болт внутри поперечной балки. При подъеме рычага клиренс автомобиля возрастает. При опускании дорожный просвет уменьшается. Как показывает практика, клиренс можно изменить на 5-7 сантиметров.

Недостатки

Теперь отметим минусы торсионной подвески. Они достаточно серьезные, а потому такая система больше не применяется на автомобилях. Итак, почему торсионная подвеска ушла в прошлое?

Первая проблема — это излишняя поворачиваемость автомобиля. По сравнению с современными многорычажными аналогами, данная ходовая часть лишь незначительно снижает крены. Удержать такой автомобиль на скорости очень трудно. Особенно это касается рамных внедорожников, которые имеют высокий центр тяжести и огромную снаряженную массу.

Следующий недостаток — это постоянные вибрации, которые передаются на кузов и на раму в случае проезда неровностей. Особенно это ощущают задние пассажиры. Комфортной такую подвеску назвать нельзя.

Далее стоит отметить игольчатые подшипники. Они являются неотъемлемой частью торсионного вала. Ресурс данных подшипников составляет 70 тысяч километров. Элементы защищены прокладками и резиновыми сальниками, однако из-за постоянного воздействия агрессивной среды данные уплотнения дают трещины. Сквозь них начинают просачиваться грязь и вода. В результате подшипник выходит из строя. Это развальцовывает посадочные места балки. Данное явление способствует изменению вала колес. Если запустить проблему, придется менять полностью балку.

О ремонте

Так как со временем данная подвеска теряет упругость, уменьшается клиренс машины. Чтобы его возобновить до заводских значений, требуется выполнить регулировку подвески при помощи ключа. Также к ремонтным операциям можно отнести замену:

• Торсионов задней балки.
• Рычагов задней балки.
• Игольчатых подшипников.
• Пальцев задней балки.

В случае капитального ремонта балки требуется выполнить демонтаж торсионов. Чтобы при сборке не было проблем, требуется предварительно наметить положение торсиона на балке. Для извлечения самого торсиона требуется снять его из шлицевого соединения. Чтобы это сделать, необходим инерционный съемщик. Иногда необходимо зачистить резьбу на шлицевом соединении. Этот участок закисает, и произвести демонтаж торсиона не так просто.

При ремонте такой подвески чаще всего выполняют замену игольчатых подшипников. Для этого требует извлечь такие элементы:

• Рычаги задней балки.
• Торсион.

Всего в системе есть два подшипника (по одному с каждой стороны). Проблема заключается в том, что определить исправность элемента самостоятельно невозможно. А дальнейшая эксплуатация балки с изношенным подшипником приводит к необратимому изнашиванию оси. Ремонт рычага задней балки — наиболее сложная операция. Она выполняется на специальном Самостоятельно выполнить подобную работу нельзя. Это требует наличия навыков и знаний.

А найти хорошего специалиста в данной области с нужным оборудованием довольно трудно.

Обратите внимание

Перед тем как произвести регулировку данной подвески, стоит выполнить диагностику ходовой части. Часто на старых автомобилях есть скрытые дефекты по ходовой. Именно они влияют на работу торсионов. Также следует проверить развал-схождение. Торсионы встанут на нужную высоту только тогда, когда углы соответствуют норме. В противном случае владелец столкнется с такой проблемой, как жор протектора резины. Также следует изменить расстояние от центра оси передка до края крыла. Данный параметр должен составлять порядка 50 сантиметров. Если все хорошо, можно приступать к настройке. Сам регулировочный болт находится по центру и немного утапливается в раму.

Вместо заключения

Итак, мы выяснили, что собой представляет торсионная подвеска. Как видите, она имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Но какой бы надежной она ни была, большинство автопроизводителей отдают предпочтение пружинной независимой подвеске. Сейчас ее ресурс стал не меньше, чем у торсионной. А уровень комфорта не сравнить.

Торсионная подвеска – это тип подвески, основным элементом которой является металлический стержень цилиндрической формы (торсион). Этот элемент обладает большой упругостью и отменно пружинит при скручивающих воздействиях. Обычно торсионы изготавливают из специальный сталей высокой прочности, которые проходят предварительную термическую обработку. Торсион выдерживает феноменальные механические нагрузки, отлично сопротивляется большим крутящим напряжениям и практически не подвержен деформации при больших углах закручивания. Торсионные стержни бывают круглыми или квадратными в сечении, могут быть наборными (из нескольких металлических пластин).

Торсион одной своей стороной жестко крепится к раме автомобиля, а другой стороной через рычаг соединен с колесной ступицей. Перемещения колеса в вертикальной плоскости вызывают скручивание торсиона (торсион пружинит). В итоге получается прочная и упругая конструкция, которая соединяет кузов автомобиля и его подвижную ходовую часть. Для того, чтобы повысить надежность и долговечность торсионных подвесок, основные соединения и узлы оснащают защищающими от ударных нагрузок элементами (газовыми или масляными амортизаторами или дополнительными пружинами спиральной формы).

История появления торсионной подвески.

Впервые такая подвеска использовалась на знаменитом автомобиле Фольксваген Жук (выпуск стартовал в 1930-х годах). Нынешний вариант торсионной схемы, который применяется на современных автомобилях это эволюционное детище множества доработок и усовершенствований конструкции этой подвесочной схемы.

Сразу после появления новой для тех лет конструкции подвески она начала дорабатываться инженерами европейских и американских автомобильных компаний под установку на различные выпускаемые ими автомобили. Чех Ледвинка придумал модернизированный торсион, который использовался на большегрузных автомобилях Tatra. После нескольких лет испытаний именно конструкция Ледвинки стала массово устанавливаться на автомобили, сходящие с конвейера компании Фердинанда Порше.

Сам Фердинанд Порше очень тепло отзывался о торсионной схеме подвески. Она легкая и прочная. Эти два главных преимущества способствовали тому, что практически все хорошие автомобили того времени (спортивные, внедорожные и армейские) имели торсионную подвеску. Сейчас торсионы применяют в нескольких моделях Феррари, в конструкции подвески внедорожника Toyota Landcruiser и в других моделях японского автогиганта, в подвесках большинства тяжелых авто. Порше продолжал работать над оптимизацией торсионов. Он разработал торсионы с двойными рычагами (поперечные стержни в них скрывались внутри стальных труб, которые располагались друг за другом), вместе они составляли первую в истории автомобилестроения торсионную балку.

Французские автомобилестроители тоже работали над собственными торсионными системами подвесок. Андре Лефэвр из компании Citroen придумал как использовать зависимость жесткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее был торсион, тем комфортнее получалась подвеска. Помимо этого, длинный вал торсиона отлично распределяет нагрузку от дорожного покрытия по всему кузову автомобиля. Это существенно повышается устойчивость машины на трассе и улучшает её управляемость.

Во время Второй мировой войны торсионам нашли применение в конструкции танков и тяжёлых армейских броневиков. Торсионной подвеской оснащались отечественные танки «КВ», знаменитые гитлеровские «Пантеры». Реальные боевые условия еще раз подтвердили – торсионная схема работает успешно и надежно. В послевоенные годы практически весь мировой автопром переключился на выпуск автомобилей с торсионами в подвеске. Долгое время (до 1960 годов) торсионы ставили только на заднюю подвеску, но фирма Jaguar впервые применила передние торсионы на знаменитом E-Type. В США торсионами комплектовали автомобили Chrysler и Cadillac. В СССР с такой подвеской выпускались автомашины ЗИЛ, Запорожец и ЛУАЗ.

Основные достоинства и недостатки торсионной подвески.

Торсионная балка может быть размещена под кузовом автомобиля как в продольном, так и в поперечном направлении. Продольная схема больше подходит для тяжелых и крупных машин. На легковушках ставят легкие и компактные поперечные торсионы задней подвески.

Торсионная подвеска решает следующие задачи:

• Гарантирует плавный ход.
• Максимально сглаживает и поглощает механические колебания рамы и колес автомобиля.
• Способствует стабилизации положения колес.
• Регулирует угол крена в поворотах.

Торсионы, устанавливаемые поперечно, ограничиваются шириной колеи автомобиля. По бокам кузова рабочие края торсионных стержней соединяются с рычагами подвесок. Следовательно, сделать бесконечно плавную и мягкую подвеску не получается (из-за ограниченных физических размеров торсионов).

Продольные торсионы не имеют серьезных ограничений по длине. По уровню обеспечиваемой мягкости и плавности хода продольные торсионные балки легко могут соперничать с пружинами и рессорами. К тому же, установка продольного торсиона технологически более простой процесс.

Преимущества торсионной подвески:

• Малый вес и габариты в сравнении с пружинами.
• Простота ремонта, замены и обслуживания.
• Возможность изменять величину дорожного просвета без вмешательства в конструкцию других деталей подвески.
• Высокая надежность.
• Простота настройки и регулировки.
• Длительные межсервисные интервалы.

По факту все операции по обслуживанию торсионной подвески сводятся лишь к проверке болтов крепления (момента их затяжки). Для регулировки торсионной схемы мастеру нужен всего один гаечный ключ. Общий совет – строго соблюдать момент затяжки болтов, указанный в техническом описании. Если болты перетянуть, то подвеска станет жесткой и некомфортной.

Недостатки торсионной схемы:

• Автомобиль приобретает «излишнюю поворачиваемость». От водителя требуется особенная концентрация в поворотах. Да, машина кренится меньше, но и развернуться вместо того, чтобы повернуть – вполне может. Особенно сильно этот недостаток проявляется в небольших автомобилях. — Процесс производства торсионов сложен и дорог. Сталь нужна специальная, предварительно подготовленная. Именно это гарантирует прочность и упругость торсиона. К таким сталям приходится добавлять немало различных присадок, использовать дорогостоящие технологии проверки качества. Тем не менее, нередко именно торсионная схема используется для обеспечения комфортной езды по любым покрытиям (автомобили-вседорожники).
• Применение игольчатых подшипников в местах крепления торсионов к рычагам ограничивает ресурс торсионной балки. Подшипники портятся от постоянного воздействия соли, влаги, дорожных реагентов. Особенно быстро это происходит тогда, когда в сальниках есть трещины. Торсионная балка может выйти из строя даже быстрее, чем состарятся резиновые элементы подвески. Это зависит именно от условий эксплуатации, а не от агрессивного стиля вождения, как считают многие. Совет при такой беде один – как можно чаще инспектировать подвеску. Если проблему вовремя определить, то ремонт обойдется лишь заменой сальников и подшипников. Если же ситуацию запустить, то неисправные подшипники быстро разобьют посадочные места, и тогда торсионную балку нужно будет ремонтировать целиком. Обычно ресурс подшипников колеблется в диапазоне 60-70 тысяч километров пробега.

Сейчас торсионные подвески применяют не столь массово. Основная проблема – довольно сложно обеспечить полностью независимую колесную подвеску с высоким уровнем комфорта. Однако, с другой стороны, торсионная схема все же позволяет строить достаточно свободные подвески, особенно на тяжелых автомобилях (Renault Laguna и Pegeout 405).

Многорычажные подвески постепенно вытеснили торсионную схему. Её продолжают использовать только на настоящих внедорожника (Dodge, Mitsubishi Pajero, Ford) и на грузовых автомобилях.

Современные автомобили очень отличаются от тех, которые были распространены ещё во времена молодости наших родителей. Тем не менее, основные элементы конструкции сохранились. Они были лишь улучшены до того уровня, чтобы быть готовыми к нормальной повседневной эксплуатации. В качестве примера можно привести подвеску.

Сегодня можно встретить модели авто с пневматической или пружинной подвеской, а также такие, которые эксплуатируют рессорный тип подвески. Но, темой нашего сегодняшнего разговора станет то, что же такое, и как работает торсионная подвеска.

Торсионная подвеска на реальном автомобиле

Общие термины

Торсионной подвеской называют особые металлические валы торсионного типа, которые работают на кручение.

Один из их концов закрепляется на шасси, тогда как другой устанавливается на рычаг, который закрепляется полностью перпендикулярно, и связан с осью. Подвеска рассматриваемого типа производится из стали, которая была предварительно обработана в соответствующем температурной режиме. Благодаря этому, при кручении, подвеска способна выдерживать значительные нагрузки. По сути, основным принципом работы данной подвески можно считать воздействие на изгиб.

Как правило, торсионная балка располагается продольно или же поперечно. Если мы говорим о продольном типе размещения, то оно применяется на больших автомобилях.
Чаще всего, речь идёт о грузовиках, в которых предусмотрена значительная нагрузка на ходовую часть. А вот легковые автомобили, в основном, применяют поперечное расположение данной подвески, да ещё и на заднем приводе.

Встречается такая подвеска и на других транспортных средствах

Но, в обоих случаях, подобная подвеска помогает обеспечить достаточно плавное движение, а также провести регуляцию крена при прохождении поворотов. Этим самым обеспечивается максимальное значение затухания колебаний, как колёс, так и кузова. К тому же, проводится уменьшение колебания колёс, которые являются в данном случае управляемыми.

Некоторые модели автомобилей эксплуатируют торсионную подвеску для того, чтобы проводить автоматическое выравнивание посредством мотора. Он, как бы, стягивает балки, придавая дополнительную жёсткость. Конкретная эффективность определяется скоростью движения и состоянием дороги.

Подвеска, в которой может проводиться регулировка высоты, может применяться во время замены колёс. Дело в том, что автомобиль или другое транспортное средство приподымается посредством трёх колёс, тогда как четвёртое колесо будет поднято без помощи домкрата.

Преимущество торсионной подвески

Как и у любой технологии, у торсионной подвески есть свои преимущества. Мы говорим о том, что эксплуатация автомобилей с таким типом подвески оказывается одной из самых долгих. Это является результатом того, как устроена торсионная подвеска.

Регулировка высоты

К тому же, вы можете очень легко проводить регулировку высоты. А компактность по ширине сослужит хорошую службу, как автомобильным производителям, так и тем, кто будет заниматься непосредственным обслуживанием авто.

Экономия места

Подвеска подобного типа, как правило, занимает значительно меньше места, нежели пружинная подвеска, которая имеет название МакФерсон. Ну и, конечно же, важно вспомнить о том, что торсионная подвеска является одной из самых простых в эксплуатации и техническом обслуживании.

Схематическое изображение торсионной подвески

В той ситуации, когда такая подвеска разболталась, то провести её регулировку можно очень просто. Для этого используется обычный гаечный ключ. Вам нужно лишь забраться под автомобиль, чтобы подтянуть необходимые болты. Но, тут нужно помнить, что чрезмерная затяжка болтов чревата очень жёстким ходом автомобиля в дальнейшем. В этом и заключаются основные плюсы и минусы торсионной подвески.

Но, что же такое торсион?

Теперь нужно разобраться с тем, что же представляет собой этот торсион, который и стал основой столь популярной подвески. По сути, это всего лишь упругий элемент из металла, который работает, как мы уже говорили, на скручивание.

В основном, это стержень из металла, который имеет круглое сечение со специальным соединением шлицевого типа на своих концах. В некоторых случаях, торсион может состоять из набора пластин и стержней, а также балки, которая имеет нужное сечение.

А вот так выглядит сам торсион

Внешний вид торсиона от автомобиля Митсубиси Паджеро

Очень важной особенностью торсиона можно считать то, что он может использоваться для регулировки высоты кузова. Конечно же, в высокотехнологичных автомобилях этот параметр сложно назвать очень важным, но многие классические транспортные средства, а также те автомобили, которые призваны обеспечивать возможность проезда в самых сложных условиях, отлично используют эту возможность.

Говоря о торсионной балке, которая занимает особое место в конструкции подвески, нужно сказать, что её направляющим устройством считается пара продольных рычагов, которые с одной стороны крепятся к кузову, а с другой — к колёсным ступицам. Сама же балка располагает U-образным сечением, так что вы можете рассчитывать на максимальную жёсткость и прочность. На изгиб прочность будет сильнее, нежели на кручение. Поэтому, колёса могут двигаться по вертикали, независимо друг от друга.

Короткое видео, рассказывающее о том, что такое торсионная подвеска:

Торсионная пружина: принцип работы | Стамо Пружины СПб

С момента своего появления пружины видоизменялись, становились более функциональными и надежными. На сегодняшний день насчитывается множество разновидностей, предназначенных для использования в самых разных механизмах, начиная с обычной прищепки, заканчивая сложной техникой. Одной из этих разновидностей является торсионная пружина. В чем заключаются ее отличия и особенности?

Что такое торсионная пружина

Торсион (в переводе с французского «torsion» означает скручивание) – это пружина, выполненная в виде вала большой длины, либо нескольких валов, соединенных последовательно и установленных параллельно. Как и все остальные виды пружин, торсионы представляют собой упругий элемент, накапливающий и передающий соседним деталям механическую энергию. Их особенностью и отличительной чертой является «работа на кручение».

Принцип действия заключается в следующем: на пружину направлена пара сил, функционирующих в параллельных плоскостях и находящихся перпендикулярно по отношению к ее оси. В рабочем состоянии торсион создает крутящий момент, достаточно мощный, чтобы сбалансировать довольно крупные механизмы.

Другой разновидностью являются винтовые пружины, которые отличаются от торсионов размерами и конструктивными особенностями.

Где применяются торсионные пружины

Торсионы широко распространены в различных областях:

• Автомобилестроение (усиленные пружины часто устанавливают на подвесках внедорожников).
• Производство секционных ворот (подъемный механизм, балансирующий конструкцию и облегчающей ее открывание).
• Изготовление измерительных приборов и маятников.
• Изготовление многопоточных редукторов (выравнивают моменты между параллельными передачами).

Многообразие сфер применения торсионов обусловлено их долговечностью и конструктивными особенностями. А чтобы они служили надежно на протяжении всего срока эксплуатации, необходимо правильно рассчитать жесткость пружины, подобрать оптимальную длину и диаметр. Имеет значение и материал изготовления, и антикоррозионное покрытие, и то, где и по какой технологии они произведены.

Торсионные пружины производства STAMO

Компания STAMO специализируется на производстве пружин с различными техническими характеристиками, в том числе уникальных, по индивидуальному заказу. У нас вы можете купить торсионные пружины, выбрав оптимальный вариант из широкого ассортимента каталога. Также вашему вниманию представлены пружины съемника, подвески, инструментальные, волновые и тарельчатые, газовые пружины по цене, привлекательной для оптовых и розничных покупателей. Отличное качество продукции обусловлено применением высококлассных материалов и современных технологий.

Если у вас появились вопросы о том, как выбрать и приобрести пружины производства STAMO, вы можете задать их по телефону +7 (812) 407-33-54.

Валы при кручении: механические свойства материалов

Валы силовых трансмиссий — например, двигателей и коробок передач — подвергаются крутящим нагрузкам, которые приводят к скручиванию или скручиванию вала вокруг его оси. Как и в случае конструкций при растяжении или сжатии, два важных механических свойства валов при крутящих нагрузках — это напряжение сдвига и деформация сдвига.

Напряжение — это сопротивление материала приложенной силе, а деформация — это деформация, возникающая в результате напряжения. Напряжение сдвига и деформация сдвига (вызываемые скручивающими нагрузками) возникают, когда сила прилагается параллельно или по касательной к поверхности. Нормальное напряжение и нормальная деформация (которые вызваны растяжением и сжатием) возникают, когда сила прикладывается перпендикулярно (перпендикулярно) поверхности.

Крутящий момент на валу вызывает напряжение сдвига.

Кручение или скручивание, возникающее при приложении крутящего момента к валу, вызывает распределение напряжения по площади поперечного сечения вала. (Обратите внимание, что это отличается от растягивающих и сжимающих нагрузок, которые создают равное напряжение по поперечному сечению объекта.)

В диапазоне упругости материала напряжение сдвига распределяется по радиусу вала, от нуля в центре вала до максимума на внешнем крае.

Зависимость крутящего момента от момента:

Крутящий момент — это сила, приложенная на расстоянии, вызывающая изменение углового момента. Момент — это также сила, приложенная на расстоянии, но она не вызывает изменения углового момента. Другими словами, крутящий момент заставляет тело вращаться вокруг оси, тогда как моментная нагрузка не вызывает вращения.

Напряжение сдвига зависит от приложенного крутящего момента, расстояния по радиусу вала и полярного момента инерции. (Обратите внимание, что полярный момент инерции зависит от геометрии и не зависит от материала вала.)

τ = напряжение сдвига (Н / м ² , Па)

T = приложенный крутящий момент (Нм)

r = расстояние по радиусу вала (м)

Дж = полярный момент инерции (м ⁴ )

Когда напряжение сдвига измеряется на внешнем крае вала, буква «c» иногда используется вместо «r», чтобы указать, что радиус максимален.

Полярный момент инерции (или второй полярный момент площади) для твердого цилиндра задается как:

Величина деформации сдвига определяется углом скручивания, расстоянием по радиусу вала и длиной вала. Уравнение для деформации сдвига справедливо как для упругого, так и для пластичного диапазона материала. Важно отметить, что деформация сдвига и длина вала обратно пропорциональны: чем длиннее вал, тем ниже деформация сдвига.

γ = деформация сдвига (радианы)

r = расстояние по радиусу вала (м)

θ = угол закручивания (радианы)

L = длина вала (м)

Также обратите внимание, что в центре вала (r = 0) нет деформации сдвига (γ = 0). Напротив, деформация сдвига имеет максимальное значение (γ = γ _max ) на внешней поверхности вала (r = r _max ).

Подобно модулю упругости (E) тела при растяжении, вал при кручении имеет свойство, известное как модуль сдвига (также называемый модулем упругости при сдвиге или модулем жесткости).Модуль сдвига (G) — это отношение напряжения сдвига к деформации сдвига. Как и модуль упругости, модуль сдвига определяется законом Гука: соотношение между напряжением сдвига и деформацией сдвига пропорционально пропорциональному пределу материала.

ИЛИ

G = модуль сдвига (Па)

Обратите внимание, что процесс деформации вала при кручении не такой простой, как процесс деформации конструкции при растяжении.Это связано с тем, что тела, подверженные растяжению, испытывают постоянное напряжение по всему своему поперечному сечению. Поэтому податливость происходит одновременно по всему телу.

Как описано выше, для вала при кручении напряжение сдвига изменяется от нуля в центре вала (оси) до максимума на поверхности вала. Когда поверхность достигает предела упругости и начинает деформироваться, внутренняя часть по-прежнему будет демонстрировать упругие свойства при некотором дополнительном крутящем моменте. В какой-то момент приложенный крутящий момент заставляет вал входить в пластическую область, где напряжение увеличивается, а крутящий момент остается постоянным.Только когда крутящий момент вызывает полностью пластичное поведение, поддается все поперечное сечение.

Изображение предоставлено: M. Groover

Изображение предоставлено: R + W America

Кручение валов

Напряжение сдвига в валу

Когда вал подвергается действию крутящего момента или скручивания, в валу создается напряжение сдвига. Напряжение сдвига изменяется от нуля по оси до максимума на внешней поверхности вала.

Напряжение сдвига в сплошном круглом валу в заданном положении может быть выражено как:

τ = T r / J (1)

где

τ = напряжение сдвига (Па, фунт _f / фут ² (psf))

T = крутящий момент (Нм, фунт _f фут)

r = расстояние от центра до напряженной поверхности в заданном положении (м, футов)

J = Полярный момент инерции площади (м ⁴ , фут ⁴ )

Примечание

• «Полярный момент инерции площади » является мерой способность вала противостоять скручиванию.«Полярный момент инерции» определяется относительно оси, перпендикулярной рассматриваемой области. Он аналогичен «моменту инерции площади», который характеризует способность балки противостоять изгибу, и необходим для прогнозирования прогиба и напряжения в балке.
• 1 фут = 12 дюймов
• 1 фут ⁴ = 20736 дюймов ⁴
• 1 фунт / фут (фунт _на / фут ² ) = 144 фунт / кв. Дюйм (фунт _на / дюйм) ² )

« Полярный момент инерции области » также называется «Полярный момент инерции », « секундный момент области », « момент инерции площади », » Полярный момент области «или» секундный момент области «.

Полярный момент инерции в зависимости от момента инерции площади

• «Полярный момент инерции» — мера способности балки противостоять скручиванию — который требуется для расчета скручивания балки под действием крутящего момента
• «Момент площади инерции »- свойство формы, которое используется для прогнозирования прогиба, изгиба и напряжения в балках

Круглый вал и максимальный момент или крутящий момент

Максимальный момент на круглом валу может быть выражен как:

T _max = τ _макс. J / R (2)

где

T _макс. = максимальный крутящий момент (Нм, фунт _f футов)

τ _макс. = максимальное напряжение сдвига (Па, фунтов _f / фут ² )

R = радиус вала (м, фут)

9 0002 Комбинирование (2) и (3) для сплошного вала

T _max = (π / 16) τ _max D ³ (2b)

Комбинирование ( 2) и (3b) для полого вала

T _max = (π / 16) τ _max (D ⁴ — d ⁴ ) / D (2c)

Круглый вал и полярный момент инерции

Полярный момент инерции круглого сплошного вала можно выразить как

Дж = π R ⁴ /2

= π (D / 2 ) ⁴ /2

= π D ⁴ /32 (3)

где

D = внешний диаметр вала (м, дюйм)

Полярный момент Ine rtia полого круглого вала может быть выражена как

J = π (D ⁴ — d ⁴ ) / 32 (3b)

, где

d = внутренний диаметр вала (м, ft)

Диаметр сплошного вала

Диаметр сплошного вала можно рассчитать по формуле

D = 1.72 ( T _max / τ _max ) ^1/3 (4)

Прогиб вала при кручении

Угловое отклонение торсионного вала может быть выражено как

α = LT / (J _{G) (5)}

где

α = угловое отклонение вала (радианы)

L = длина вала (м, ft)

G = Модуль жесткости при сдвиге — или модуль жесткости (Па, фунт / кв. дюйм)

Угловое отклонение торсионного сплошного вала может быть выражено как

α = 32 LT / ( G π D ⁴ ) (5a)

Угловое отклонение торсионного полого вала может быть выражено как

9005 0 α = 32 LT / (G π (D ⁴ — d ⁴ )) (5b)

Угол в градусах может быть получен умножением угла θ в радианах на 180 / π.

S Олидный вал ( π заменен)

α _{градусов} ≈ 584 LT / (GD ⁴ ) (6a)

Полый вал ( π заменен)

α _{градусов} ≈ 584 LT / (G (D ⁴ — d ⁴ ) (6b)

Моменты сопротивления кручению от валов различного поперечного сечения

Пример — напряжение сдвига и Угловое отклонение в сплошном цилиндре

Момент 1000 Нм действует на вал сплошного цилиндра диаметром 50 мм (0.05 м) и длиной 1 м . Вал выполнен из стали с модулем жесткости 79 ГПа (79 10 ⁹ Па) .

Максимальное напряжение сдвига можно рассчитать как

τ _max = T r / J

= T (D / 2) / ( π D ⁴ /32)

= (1000 Нм) ((0,05 м) / 2) / ( π (0,05 м) ⁴ /32)

= 40764331 Па

= 40.8 МПа

Угловой прогиб вала можно рассчитать как

θ = LT / (J G)

= LT / ( ( π D ⁴ /32) G)

= (1 м) (1000 Нм) / ( ( π (0,05 м) ⁴ /32) (79 10 ⁹ Па))

= 0,021 ( радиан)

= 1,2 ^o

Пример — напряжение сдвига и угловое отклонение в полом цилиндре

Момент 1000 Нм действует на вал полого цилиндра с внешним диаметром 50 мм (0 .05 м) , внутренний диаметр 30 мм (0,03 м) и длина 1 м . Вал выполнен из стали с модулем жесткости 79 ГПа (79 10 ⁹ Па) .

Максимальное напряжение сдвига можно рассчитать как

τ _max = T r / J

= T (D / 2) / ( π (D ⁴ — d ⁴ ) ) / 32)

= (1000 Нм) ((0,05 м) / 2) / ( π ((0.05 м) ⁴ — (0,03 м) ⁴ ) / 32)

= 46,8 МПа

Угловое отклонение вала можно рассчитать как

θ = LT / (J _G)

= LT / (( π D ⁴ /32) G)

= (1 м) (1000 Нм) / ( ( ) π ((0,05 м) ⁴ — (0.03 м) ⁴ ) /32) (79 10 ⁹ Па))

= 0,023 радиан)

= 1,4 ^o

Пример — Требуемый диаметр вала для передачи мощности

Электродвигатель 15 кВт должен использоваться для передачи мощности через соединенный сплошной вал. Двигатель и вал вращаются со скоростью 2000 об / мин . Максимально допустимое напряжение сдвига — τ _max — в валу 100 МПа .

Связь между мощностью и крутящим моментом может быть выражена

P = 0,105 n _{об / мин} T (7)

где

P = мощность (Вт)

n _{об / мин} = частота вращения вала (об / мин)

Переставлено и со значениями — крутящий момент может быть рассчитан

T = (15 10 ³ Вт) / (0,105 (2000 об / мин) )

= 71 Нм

Минимальный диаметр вала можно рассчитать по формуле.4

D = 1,72 ((71 Нм) / (100 10 ⁶ Па)) ^1/3

= 0,0153 м

= 15,3 мм

Кручение круглых валов — прочность Приложения по энергетике

Торсион

Цели обучения

В конце этой главы вы сможете выполнить расчеты на кручение, используя:

• Общее уравнение кручения
• Полярный момент инерции
• Модуль упругости при сдвиге

Валы — это механические компоненты, обычно круглого сечения, используемые для передачи мощности / крутящего момента посредством их вращательного движения.В эксплуатации им подвергаются:

• напряжения сдвига при кручении в поперечном сечении вала, с максимумом на внешней поверхности вала
• изгибающие напряжения (например, вал трансмиссии, опирающийся на подшипники)
• колебания из-за критических скоростей

В этой главе основное внимание уделяется оценке касательных напряжений в валу.

Общее уравнение кручения

Все проблемы с кручением, на которые вы должны ответить, можно решить по следующей формуле:

где:

• T = крутящий момент или крутящий момент, [Н × м, фунт × дюйм]
• J = полярный момент инерции или второй полярный момент площади вокруг оси вала, [м ⁴ , в ⁴ ]
• τ = напряжение сдвига на внешнем волокне, [Па, фунт / кв. Дюйм]
• r = радиус вала, [м, дюйм]
• G = модуль жесткости (PanGlobal и Reed’s) или модуль сдвига (все остальные), [Па, фунт / кв. Дюйм]
• θ = угол закручивания, [рад]
• L = длина вала, [м, дюйм]

Приведенная выше номенклатура соответствует тому же условию, что и система обучения PanGlobal Power Engineering.

Наиболее частые проблемы с кручением указывают передаваемую мощность (кВт) при определенной скорости вращения (рад / с или об / мин). Эквивалентный крутящий момент можно найти с помощью:

, где n [рад / с] = N [об / мин] × 2π / 60 .

Полярный момент инерции

Подобно моментам инерции, которые вы изучили ранее при изучении кинетики вращения и изгиба балок, полярный момент инерции представляет собой сопротивление деформации кручения в валу.Общие формулы для полярного момента инерции приведены в Приложении C.

к учебнику.

Обратите внимание на разницу между изгибающими моментами инерции I _c и полярными моментами инерции J и используйте их надлежащим образом. Например, если вы имеете дело с круглым стержнем:

• I _c = π d ⁴ /64 , если стержень используется как балка
• J = π d ⁴ /32 , если стержень используется как вал

Модуль сдвига

Называемый модулем жесткости в PanGlobal и Reed’s, модуль сдвига определяется (аналогично E) как отношение напряжения сдвига к деформации сдвига.Он выражается в ГПа или фунтах на квадратный дюйм, и типичные значения приведены в Приложении B к учебнику. Типичные значения ниже модуля Юнга E, например, сталь ASTM A36 имеет E _A36 = 207 ГПа и G _A36 = 83 ГПа .

Угол закрутки

Из-за крутящей деформации вала измеряется угол закручивания на конце вала. Этот угол закручивания зависит от длины вала, как показано на следующем рисунке:

Барри Дупен

Угол скручивания [радианы] используется в общем уравнении кручения и при оценке деформации сдвига γ (гамма), безразмерной.

Назначенные задачи

Решите следующие задачи, используя общее уравнение кручения.

Задача 1: Для улучшения трансмиссии двигателя сплошной вал будет заменен полым валом из стали более высокого качества, что приведет к увеличению допустимого напряжения на 24%. Чтобы сохранить существующие подшипники, новый вал будет иметь тот же внешний диаметр, что и существующий сплошной вал.Определить:

(a) внутренний диаметр полого вала относительно наружного диаметра

(b) снижение веса в процентах при условии, что плотность стали обоих валов идентична

Задача 2: Трансмиссия турбина-генератор рассчитана на 3500 кВт при 160 об / мин. Валы диаметром 180 мм и длиной 2 м соединены фланцевой муфтой с 6 стяжными болтами диаметром 40 мм, расположенными на делительной окружности 340 мм. Если модуль сдвига вала составляет 85 ГПа, определите:

(а) максимальное напряжение сдвига в валу

(б) напряжение сдвига в болтах

Задача 3: Два одинаковых полых вала соединены фланцевой муфтой.Внешний диаметр валов составляет 240 мм, а муфта имеет 6 болтов по 72 мм каждый на окружности болтов 480 мм. Определите внутренний диаметр полых валов, при котором напряжение сдвига одинаково для валов и болтов.

Задача 4: Латунная гильза толщиной 24 мм усаживается на сплошной вал диаметром 220 мм. Взяв G _сталь = 85 ГПа и G _латунь = 37 ГПа, определите максимальное напряжение сдвига в валу и футеровке, если передаваемый крутящий момент составляет 240 кН × м.Также определите угол закручивания, если длина вала составляет 3,4 м.

Задача 5: Предложите одно улучшение для этой главы.

КРУЧЕНИЕ ВАЛОВ

🕑 Время считывания: 1 минута

Когда цилиндрический вал подвергается воздействию равных и противоположных пар на концах, он либо будет находиться в равновесии, либо будет вращаться с одинаковой скоростью. В любом случае он подвергается скручиванию, и напряжения, создаваемые каждым поперечным сечением, являются напряжениями сдвига.В любой точке поперечного сечения вала существует состояние простого сдвига, две плоскости сдвига, то есть плоскости, в которых напряжение полностью тангенциально, это само поперечное сечение и плоскость, проходящая через точку и ось вала.

Допущения:

При выводе формулы кручения делаются следующие допущения:

a) Круглые сечения остаются круглыми.

б) Плоские сечения остаются плоскими и не деформируются.

в) Проекция на поперечный срез прямых радиальных линий в сечении остается прямой.

г) Вал нагружается скручивающими парами в плоскостях, перпендикулярных оси вала.

e) Напряжения не превышают предела пропорциональности.

е) Материал стержня однороден и идеально эластичен и подчиняется закону Гука.

Формула кручения:

Где q = интенсивность сдвига на радиусе r

r = радиус в точке

= максимальное напряжение сдвига на поверхности вала

R = радиус вала

G = модуль сдвига материала

= угол скручивания

l = длина вала

T = крутящий момент

J = полярный момент инерции

также называется скручиванием на единицу длины.

Выражение

может быть названо модулем упругости сечения при кручении и аналогично модулю сечения, найденному в формуле изгиба. Термин GJ называется жесткостью на кручение. Угол закручивания вала при кручении соответствует прогибу балки при поперечной нагрузке и является показателем жесткости вала.

Для обеспечения достаточной жесткости вала угол закручивания обычно ограничивается примерно

на длине 20 диаметров.

Полярный момент инерции:

J = 2I

Для сплошного круглого сечения диаметром D,

Для полого круглого сечения с внешним диаметром D и внутренним диаметром d,

Сплошной вал

Максимальное напряжение сдвига,

Угол скручивания,

Где T = крутящий момент

d = диаметр вала

Полый вал:

Максимальное напряжение сдвига,

Где T = крутящий момент

D = внешний диаметр вала и

d = внутренний диаметр вала

Кручение

Геометрия деформации:

Угол закручивания увеличивается с увеличением x.Скорость скручивания определяется следующим образом: \ [\ frac {d \ phi} {dx} = \ frac {\ gamma} {\ rho} = \ frac {\ gamma_ {max}} {c} \]

Перемещение терминов получаем:

\ [\ gamma = \ rho \ frac {d \ phi} {dx} \]

Следовательно, деформация сдвига ($ \ gamma $):

• пропорционален углу закрутки
• изменяется линейно с расстоянием от оси вала
• — максимум на поверхности

Геометрия \ [\ gamma = \ rho \ frac {d \ phi} {dx} \]

Закон Гука \ [\ tau = G \ gamma \]

Из состояния равновесия: \ [\ frac {d \ phi} {dx} = \ frac {T} {GJ} \]

Формула упругого кручения: \ [\ tau = \ frac {T \ rho} {J} \]

Сплошной вал (радиус и диаметр): \ [J = \ int_0 ^ R {\ rho ^ 2dA} = \ int_0 ^ R {\ rho ^ 2 (2 \ pi \ rho d \ rho) dA} = 2 \ pi \ int_0 ^ R {\ rho ^ 3d \ rho} = \ frac {\ pi R ^ 4} {2} = \ frac {\ pi D ^ 4} {32} \]

Полый вал (внутренний радиус и внешний радиус): \ [J = \ frac {\ pi} {2} (R_o ^ 4-R_i ^ 4) = \ frac {\ pi} {32} (D_o ^ 4-D_i ^ 4) \]

Напряжение сдвига в диапазоне упругости:

Напряжение сдвига линейно зависит от радиального положения в сечении: \ [\ tau = \ frac {T \ rho} {J} \]

Примечание: вал с крутящим моментом T, вращающийся с угловой скоростью w, передает мощность: \ [P = T \ omega \]

Симметрия напряжения сдвига: напряжение в осевых плоскостях

Деформации вала:

Из наблюдения:

1. Угол поворота вала пропорционален приложенному крутящему моменту $ \ phi \ propto T $
2. Угол закрутки вала пропорционален длине $ \ phi \ propto L $
3. Угол закручивания вала уменьшается при увеличении диаметра вала

Знаковая конвенция

Крутящий момент и угол закручивания соответствуют правилам знаков для правой руки.В положительном случае, используя правую руку, большой палец указывает наружу от вала, и пальцы будут сгибаться в направлении положительного скручивания / крутящего момента.

\ [\ phi = \ frac {TL} {GJ} \]

Жесткость на кручение: \ [k_T = \ frac {GJ} {L} \]

Гибкость при кручении: \ [f_T = \ frac {L} {GJ} \]

Расчет кручения полых и полых валов

Калькулятор скручивания сплошного и полого вала для расчета напряжения сдвига, угла
крутящий момент и полярный момент инерции крутящего момента вала.Калькулятор только
действительно для размеров сплошных / полых круглых валов.

Вал — это вращающийся элемент, обычно цилиндрической формы, который используется для
передавать крутящий момент, мощность и движение между различными элементами, такими как электрические или
двигатели внутреннего сгорания и зубчатые передачи, колеса, кулачки, маховики, шкивы или турбины
и электрогенераторы. Валы могут быть сплошными или полыми. Во время власти
трансмиссия, валы скручиваются, возникают напряжения и деформации.

Кручение — это скручивание объекта из-за приложенного крутящего момента. Когда
а
вал скручивается, один конец вращается относительно другого, и напряжения сдвига
выпускается на любое сечение.

Напряжение сдвига равно нулю на оси, проходящей
через центр вала при кручении и максимум на внешней поверхности вала. На
элемент, где напряжение сдвига максимальное, нормальное напряжение равно 0.Этот элемент, где
максимальное напряжение сдвига
происходит ориентировано таким образом, что его
грани параллельны или перпендикулярны оси вала, как показано на
фигура. Чтобы получить напряжение в других ориентациях, преобразование плоского напряжения
требуется для касательных напряжений, которые вычисляются с помощью этого калькулятора.

Калькулятор кручения вала:

Примечание: используйте точку «.»как десятичный разделитель.

Определения:

Угол скручивания: Вал поворачивается из своего нормального положения при приложении крутящего момента.

Динамометр: Динамометр — это устройство для измерения крутящего момента или мощности. В динамометрах существуют различные типы абсорбционных блоков, такие как вихретоковый тормоз, магнитно-порошковый тормоз, гистерезисный тормоз.

Модуль жесткости (модуль упругости при сдвиге): Скорость изменения единичного напряжения сдвига относительно единичной деформации сдвига для условия чистого сдвига в пределах пропорционального предела.Типичные значения Алюминий 6061-T6: 24 ГПа, конструкционная сталь: 79,3 ГПа.

Notch Чувствительность: А
насколько чувствителен материал к зазубринам или
геометрические неоднородности.

Полярный момент инерции: Геометрическое свойство поперечного сечения. Мера способности балки противостоять скручиванию.

Коэффициент концентрации напряжений: Размерные изменения и неоднородности элемента в нагруженной конструкции вызывают колебания напряжения, и высокие напряжения концентрируются около этих размерных изменений.Эта ситуация высоких напряжений вблизи изменений размеров и разрывов элемента (отверстия, острые углы, трещины и т. Д.) Называется концентрацией напряжений.
Отношение пикового напряжения около места возникновения напряжений к среднему напряжению в элементе называется коэффициентом концентрации напряжений.

Измеритель крутящего момента: Измеритель крутящего момента — это устройство для измерения крутящего момента во вращающейся системе.

Дополнения:

Артикул:

Механика материалов: кручение »Механика тонких конструкций

Деформация при кручении

Крутящий момент — это момент, который скручивает конструкцию.В отличие от осевых нагрузок, которые создают равномерное или среднее напряжение по поперечному сечению объекта, крутящий момент создает распределение напряжения по поперечному сечению. Для простоты мы сосредоточимся на структурах с круглым поперечным сечением, часто называемых стержнями или валами. Когда к конструкции приложен крутящий момент, она будет закручиваться по длинной оси стержня, а ее поперечное сечение остается круглым.

Чтобы представить себе, о чем я говорю, представьте, что поперечное сечение стержня представляет собой часы с часовой стрелкой.Когда крутящий момент не прикладывается, часовая стрелка находится в положении «12 часов». Когда к стержню прилагается крутящий момент, он будет вращаться, и часовая стрелка повернется по часовой стрелке в новое положение (скажем, на 2 часа). Угол между 2 часами и 12 часами называется углом поворота и обычно обозначается греческим символом phi . Этот угол позволяет определить деформацию сдвига в любой точке поперечного сечения.

Прежде чем мы углубимся в детали этого уравнения, важно отметить, что, поскольку мы обсуждаем только круглых сечений , мы перешли с декартовых координат на цилиндрические.Отсюда и возник греческий символ rho — он обозначает расстояние по поперечному сечению, где rho = 0 в центре и rho = c на внешнем крае стержня.

Мы можем сразу узнать несколько вещей из этого уравнения. Первое может быть очевидным: чем больше угол скручивания, тем больше деформация сдвига (как и раньше, обозначается греческим символом gamma ). Во-вторых, и в этом большая разница между осевыми нагруженными конструкциями и нагруженными крутящим моментом, деформация сдвига неоднородна по поперечному сечению.Он равен нулю в центре скрученного стержня и имеет максимальное значение на краю стержня. Наконец, чем длиннее стержень, тем меньше деформация сдвига.

Пока что мы сосредоточили наше внимание на смещениях и деформациях. Чтобы обсудить напряжение внутри скрученного стержня, нам нужно знать, как соотносятся крутящий момент , и напряжение , напряжение . Поскольку скручивание вызывает деформацию сдвига, мы ожидаем, что крутящий момент будет прикладывать напряжение сдвига . Взаимосвязь между крутящим моментом и напряжением сдвига подробно описана в разделе 5.2 вашего учебника, и получается следующее соотношение:

В этом уравнении J обозначает секундный полярный момент площади поперечного сечения. Иногда это называют «вторым моментом инерции», но поскольку это уже имеет хорошо установленное значение в отношении динамического движения объектов, давайте не будем здесь путать вещи. Мы обсудим моменты площади более подробно позже, но они принимают очень простую форму для круглых поперечных сечений:

(Примечание: это одно и то же уравнение — твердые стержни имеют внутренний радиус c _i = 0).

Теперь у нас есть уравнения для нашей деформации сдвига и напряжения сдвига, все, что осталось сделать, это использовать закон Гука для сдвига, чтобы увидеть, как они связаны. Закон Гука позволяет нам записать красивое уравнение для угла скручивания — очень удобную вещь для измерения в лаборатории или в полевых условиях.

И, как мы видели для осевых смещений , мы можем использовать суперпозицию и для наших деформаций сдвига :

Это окончательное уравнение позволяет разделить крутящие моменты, приложенные к разным частям одной и той же конструкции.Давайте решим проблему и посмотрим, понимаем ли мы, что происходит с крутильными деформациями.

Трансмиссия

Одним из наиболее распространенных примеров кручения в инженерном проектировании является мощность, генерируемая трансмиссионными валами. Мы можем быстро понять, как скручивание генерирует мощность, просто выполнив простой анализ размеров. Мощность измеряется в единицах Вт [Вт] , а 1 Вт = 1 Н · м · с ^-1 . В начале этого раздела мы отметили, что крутящий момент представляет собой крутящую пару, что означает, что он имеет единицы силы, умноженные на расстояние, или [Н · м].Итак, при осмотре, чтобы генерировать мощность с крутящим моментом, нам нужно что-то, что происходит с заданной частотой f , поскольку частота имеет единицы Герц [Гц] или [s ^-1 ]. Таким образом, мощность на оборот (2 * пи) круглого стержня равна приложенному крутящему моменту, умноженному на частоту вращения, или:

В крайней правой части уравнения мы использовали соотношение, согласно которому угловая скорость, обозначаемая греческой буквой омега , равна частоте, умноженной на 2pi.

Статически неопределимые задачи

Одно уравнение, два неизвестных… мы прошли этот путь, прежде чем понадобилось что-то еще. Хотя тип нагружения и деформации различны, к статически неопределенным задачам , связанным с кручением стержней, подходят точно так же, как и с осевыми нагруженными конструкциями. Начнем со схемы свободного тела скрученного стержня. Возьмем, например, стержень на рисунке ниже, застрявший между двумя стенами.

Сразу после осмотра вы должны заметить, что стержень прикреплен к двум стенкам, тогда как для статического равновесия требуется только одна. Больше опор, чем необходимо: статически неопределимых . Статическая неопределенность означает: нарисуйте диаграмму свободного тела, просуммируйте силы в направлении x —, и вы получите одно уравнение с двумя неизвестными силами реакции. Итак, нам нужно учитывать наши деформации — для кручения это означает, что давайте обратимся к нашему уравнению, которое описывает суперпозицию углов закручивания.Для этого уравнения следует отметить, что половина стержня сплошная, а другая половина — полая, что влияет на то, как мы вычисляем J для каждой половины. Самое главное, мы должны спросить себя: «Что мы знаем о деформации?» Ну, так как стержень прилипает к стене краем, скручивание в точках A и B должно быть равно нулю (точно так же, как смещение в последнем разделе). Посмотрите, сможете ли вы решить остальную проблему самостоятельно: каков крутящий момент в каждой половине стержня?

(ответ: T _a = 51.7 фунт-футов & T _b = 38,3 фунт-футов).

Сводка

В этом уроке мы узнали о крутящем моменте и торсионном . Этот другой тип нагрузки создает неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению стержня — от нуля в центре до максимального значения на краю. На основе этого анализа мы можем установить взаимосвязь между углом скручивания в любой точке вдоль стержня и деформацией сдвига внутри всего стержня.Используя закон Гука, мы можем связать , эту деформацию с напряжением внутри стержня. Мы также использовали метод размерного анализа для определения мощности, генерируемой трансмиссионным валом (т. Е. Стержнем), который вращается с заданной частотой под приложенным крутящим моментом. Наконец, мы показали, что проблемы кручения также часто являются статически неопределенными , и даже несмотря на то, что нагрузка и деформация различаются, метод, который мы установили в предыдущем разделе для решения проблем с осевой нагрузкой, является тем же методом для решения проблем с нагрузкой крутящим моментом.

Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта № 1454153. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда. Научный фонд.

.