Projektuję okrągły wał, który będzie przenosił rozłożone obciążenie promieniowe około 200 kg, a także przenosi moment obrotowy 160 Nm. Nie jestem zbyt zaznajomiony z materiałami, ale przypuszczam, że uda mi się uzyskać lokalnie za rozsądną cenę stal niższego gatunku.
Zastąpienie obciążenia rozłożonego jedną siłą w środku wału chyba będzie wyglądać mniej więcej tak
Oba punkty A i B są symetryczne, więc biorę pod uwagę tylko połowę wału i obliczając to.
$$ T = F \ ell = 200 \ cdot 0.5 = 100 \ text {kNm} $$
Gdzie $ T $ to moment obrotowy w punkcie $ A $ utworzony przez siła $ F $ .
Naprężenie rozciągające wału będzie wtedy równe
$$ t = \ dfrac {T} {W} $$
Gdzie $ t $ to naprężenie rozciągające, a $ W $ to moduł przekroju.
W przypadku litej okrągłej ściany moduł przekroju jest równy
$$ W = \ dfrac {\ pi d ^ 3} {32} $$
Teraz muszę założyć albo $ t $ lub $ d $ , aby rozwiązać. Sprawdziłem to w tej tabeli i wygląda na to, że granica plastyczności stali wynosi 350 kPa, więc ostrożnie szacuję 300 kPa dla $ t $ .
$$ \ begin {align} d ^ 3 & = \ dfrac {32 (T / t)} {\ pi} \\ & = \ dfrac {32 \ cdot (100e3 / 300e6} {\ pi} \\ & = 0,003397028 \\\ dlatego d & = 0,150 \ text {m} \ end {align} $$
Oczywiście coś jest nie tak w mojej logice lub obliczeniach, ponieważ otrzymuję nierealistyczne wyniki.
Poszedłem dalej i obliczyłem również naprężenie skręcające za pomocą tego wzoru. Okazało się, że naprężenie ścinające dla stali wynosi około 200-300 kPa, więc ponownie przyjmuję ostrożne 200.
$$ \ begin {align} d & = 1.72 \ cdot \ left (\ dfrac {M} {\ tau_ {max}} \ right) ^ {1/3} \\ & = 1.72 \ cdot \ left (\ dfrac {160} { 200e6} \ right) ^ {1/3} \\ & = 0.0159 ~ 16mm \ end {align} $$
co wydaje się właściwe.
Byłem myślę o zakupie profilu o średnicy 20 mm, ale wolałbym zachować ostrożność i poprosić o pomoc, zamiast zakładać, że wytrzyma.