टॉर्क से या पावर और rpm से ठोस या खोखले वृत्ताकार शाफ़्ट के लिए टॉर्शनल शियर स्ट्रेस, ट्विस्ट का कोण और पोलर मोमेंट की गणना करें।
एक इकाई सिस्टम और सेक्शन चुनें, टॉर्क (या पावर + rpm) और शाफ़्ट आयाम दर्ज करें।
इस टूल के बारे में
शाफ़्ट टॉर्शन कैलकुलेटर टॉर्क वहन करने वाले एक वृत्ताकार ड्राइव शाफ़्ट में शियर स्ट्रेस और ट्विस्ट का कोण ज्ञात करता है। SI (N·m, mm, GPa) या US इकाइयों (lbf·in, in, psi) में काम करें, टॉर्क सीधे दर्ज करें या टूल को इसे प्रेषित पावर और शाफ़्ट गति से प्राप्त करने दें, एक ठोस या खोखला सेक्शन चुनें, और यह अधिकतम सतह शियर स्ट्रेस, शाफ़्ट लंबाई पर ट्विस्ट, और पोलर मोमेंट ऑफ़ इनर्शिया लौटाता है। सब कुछ आपके ब्राउज़र में गणना होता है।
पोलर मोमेंट ऑफ़ इनर्शिया एक ठोस शाफ़्ट के लिए J = π·d⁴ / 32 और एक खोखले के लिए J = π·(d_o⁴ − d_i⁴) / 32 है। बाहरी सतह पर अधिकतम टॉर्शनल शियर स्ट्रेस τ = T·r / J है, जिसमें r बाहरी त्रिज्या है, और ट्विस्ट का कोण θ = T·L / (J·G) रेडियन है, डिग्री में परिवर्तित, जहाँ G सामग्री का शियर मॉड्यूलस है (स्टील ≈ 79.3 GPa, एल्युमिनियम ≈ 26 GPa, टाइटेनियम ≈ 44 GPa)। जब आप टॉर्क के बजाय पावर दर्ज करते हैं तो टूल SI के लिए T = 9550·kW / rpm या US इकाइयों के लिए T = 63025·HP / rpm का उपयोग करता है, मानक पावर-टॉर्क संबंध।
एक हल किए गए उदाहरण के रूप में, 500 N·m वहन करने वाला एक ठोस 40 mm स्टील शाफ़्ट की J = π × 40⁴ / 32 ≈ 251,327 mm⁴ है, इसलिए सतह शियर स्ट्रेस 500,000 N·mm × 20 mm / 251,327 ≈ 39.8 MPa है, और 1 m लंबाई पर यह लगभग 1.44 डिग्री ट्विस्ट होता है। समान बाहरी व्यास का एक खोखला शाफ़्ट केंद्र के पास सामग्री हटाता है, जहाँ यह थोड़ा टॉर्क वहन करता है, कम वज़न पर लगभग समान ताक़त देता है — यही कारण है कि ड्राइव शाफ़्ट अक्सर ट्यूबलर होते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
टॉर्शनल शियर स्ट्रेस कैसे गणना की जाती है?
सतह शियर स्ट्रेस τ = T·r / J है, जहाँ T लागू टॉर्क है, r बाहरी त्रिज्या और J पोलर मोमेंट ऑफ़ इनर्शिया (ठोस शाफ़्ट के लिए π·d⁴/32)। स्ट्रेस केंद्र पर शून्य और सतह पर अधिकतम होता है, इसलिए शाफ़्ट की ताक़त बाहरी फ़ाइबर द्वारा नियंत्रित होती है।
मैं पावर और rpm से टॉर्क कैसे प्राप्त करूँ?
SI इकाइयों में, N·m में टॉर्क 9550 × kW में पावर ÷ rpm के बराबर है। US इकाइयों में, lbf·in में टॉर्क 63025 × HP में पावर ÷ rpm के बराबर है। जब आप टॉर्क सीधे के बजाय पावर और गति दर्ज करते हैं तो टूल आपके इकाई सिस्टम से मेल खाने वाला जो भी संबंध हो उसे लागू करता है।
खोखला शाफ़्ट क्यों उपयोग करें?
शाफ़्ट के केंद्र के पास की सामग्री बहुत कम टॉर्क वहन करती है क्योंकि शियर स्ट्रेस त्रिज्या के साथ बढ़ता है। इसे एक बोर के रूप में हटाना अधिकांश ताक़त रखता है जबकि वज़न कम करता है, इसलिए एक खोखले शाफ़्ट का समान द्रव्यमान के ठोस की तुलना में बहुत बेहतर स्ट्रेंथ-टू-वेट अनुपात होता है।
मुझे कौन सा शियर मॉड्यूलस उपयोग करना चाहिए?
अपनी सामग्री के लिए मान का उपयोग करें: स्टील के लिए लगभग 79.3 GPa, एल्युमिनियम के लिए 26 GPa, टाइटेनियम के लिए 44 GPa, ब्रास के लिए 37 GPa और कॉपर के लिए 45 GPa। शियर मॉड्यूलस ट्विस्ट के कोण को प्रभावित करता है पर शियर स्ट्रेस को नहीं, जो केवल टॉर्क और ज्यामिति पर निर्भर करता है।