Sobre esta ferramenta
A Calculadora de Torção de Eixo encontra a tensão de cisalhamento e o ângulo de torção em um eixo de transmissão circular que carrega torque. Trabalhe em SI (N·m, mm, GPa) ou unidades US (lbf·in, in, psi), informe o torque diretamente ou deixe a ferramenta derivá-lo da potência transmitida e da velocidade do eixo, escolha uma seção maciça ou oca, e ela retorna a tensão máxima de cisalhamento superficial, a torção ao longo do comprimento do eixo e o momento polar de inércia. Tudo é calculado no seu navegador.
O momento polar de inércia é J = π·d⁴ / 32 para um eixo maciço e J = π·(d_o⁴ − d_i⁴) / 32 para um oco. A tensão máxima de cisalhamento por torção na superfície externa é τ = T·r / J, com r o raio externo, e o ângulo de torção é θ = T·L / (J·G) radianos, convertido em graus, onde G é o módulo de cisalhamento do material (aço ≈ 79,3 GPa, alumínio ≈ 26 GPa, titânio ≈ 44 GPa). Quando você informa potência em vez de torque, a ferramenta usa T = 9550·kW / rpm para SI ou T = 63025·HP / rpm para unidades US, as relações padrão potência-torque.
Como exemplo resolvido, um eixo de aço maciço de 40 mm carregando 500 N·m tem J = π × 40⁴ / 32 ≈ 251.327 mm⁴, então a tensão de cisalhamento superficial é 500.000 N·mm × 20 mm / 251.327 ≈ 39,8 MPa, e ao longo de um comprimento de 1 m ele torce cerca de 1,44 graus. Um eixo oco de mesmo diâmetro externo remove material perto do centro, onde ele carrega pouco torque, dando quase a mesma resistência com menor peso — que é por que eixos de transmissão são frequentemente tubulares.