Hitung tegangan geser torsional, sudut puntir dan momen polar untuk poros lingkaran padat atau berongga dari torsi atau dari daya dan rpm.
Pilih sistem satuan dan penampang, masukkan torsi (atau daya + rpm) dan dimensi poros.
Tentang alat ini
Kalkulator Torsi Poros menemukan tegangan geser dan sudut puntir pada poros penggerak lingkaran yang membawa torsi. Bekerja dalam SI (N·m, mm, GPa) atau satuan US (lbf·in, in, psi), masukkan torsi langsung atau biarkan alat menurunkannya dari daya yang ditransmisikan dan kecepatan poros, pilih penampang padat atau berongga, dan alat mengembalikan tegangan geser permukaan maksimum, puntiran sepanjang panjang poros, dan momen inersia polar. Semuanya dihitung di peramban Anda.
Momen inersia polar adalah J = π·d⁴ / 32 untuk poros padat dan J = π·(d_o⁴ − d_i⁴) / 32 untuk yang berongga. Tegangan geser torsional maksimum pada permukaan luar adalah τ = T·r / J, dengan r jari-jari luar, dan sudut puntir adalah θ = T·L / (J·G) radian, dikonversi ke derajat, di mana G adalah modulus geser material (baja ≈ 79,3 GPa, aluminium ≈ 26 GPa, titanium ≈ 44 GPa). Ketika Anda memasukkan daya alih-alih torsi, alat menggunakan T = 9550·kW / rpm untuk SI atau T = 63025·HP / rpm untuk satuan US, relasi daya-torsi standar.
Sebagai contoh terselesaikan, poros baja padat 40 mm yang membawa 500 N·m memiliki J = π × 40⁴ / 32 ≈ 251.327 mm⁴, jadi tegangan geser permukaan adalah 500.000 N·mm × 20 mm / 251.327 ≈ 39,8 MPa, dan sepanjang 1 m poros berpuntir sekitar 1,44 derajat. Poros berongga dengan diameter luar yang sama menghilangkan material di dekat pusat, di mana ia membawa sedikit torsi, memberikan kekuatan hampir sama dengan berat lebih rendah — itulah mengapa poros penggerak sering berbentuk tabung.
Pertanyaan yang sering diajukan
Bagaimana tegangan geser torsional dihitung?
Tegangan geser permukaan adalah τ = T·r / J, di mana T adalah torsi yang diterapkan, r jari-jari luar dan J momen inersia polar (π·d⁴/32 untuk poros padat). Tegangan nol pada pusat dan maksimum pada permukaan, jadi kekuatan poros diatur oleh serat terluar.
Bagaimana saya mendapatkan torsi dari daya dan rpm?
Dalam satuan SI, torsi dalam N·m sama dengan 9550 × daya dalam kW ÷ rpm. Dalam satuan US, torsi dalam lbf·in sama dengan 63025 × daya dalam HP ÷ rpm. Alat menerapkan relasi mana pun yang cocok dengan sistem satuan Anda ketika Anda memasukkan daya dan kecepatan alih-alih torsi langsung.
Mengapa menggunakan poros berongga?
Material di dekat pusat poros membawa sangat sedikit torsi karena tegangan geser tumbuh dengan jari-jari. Menghilangkannya sebagai lubang mempertahankan sebagian besar kekuatan sambil memangkas berat, jadi poros berongga memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang jauh lebih baik daripada yang padat dengan massa sama.
Modulus geser mana yang harus saya gunakan?
Gunakan nilai untuk material Anda: sekitar 79,3 GPa untuk baja, 26 GPa untuk aluminium, 44 GPa untuk titanium, 37 GPa untuk kuningan dan 45 GPa untuk tembaga. Modulus geser mempengaruhi sudut puntir tetapi bukan tegangan geser, yang hanya bergantung pada torsi dan geometri.