Расчет вала на кручение - онлайн калькулятор

Кручение - вид деформации, возникающий при действии крутящих моментов, направленных вдоль оси вала. Такие нагрузки характерны для валов двигателей, трансмиссий, турбин и других механизмов. Расчет вала на кручение - ключевой этап проектирования вращающихся конструкций, обеспечивающий их прочность и жесткость под действием крутящих моментов. Основные параметры включают: определение максимальных касательных напряжений (j), угла закручивания (fi) и проверку условий j ≤ [j] и fi ≤ [fi], где [j] и [fi] - допустимые значения для материала. Для стали, например, [j] = 65 МПа, для алюминия - 30-60 МПа, для титана - до 200 МПа.

Калькулятор расчета вала на кручение

Калькулятор расчета вала на кручение - инструмент для проектирования ступенчатых валов с переменным сечением (круг, труба, квадрат, профильная труба) и комбинированными нагрузками. Он рассчитывает максимальные напряжения, угол закручивания и проверяет их соответствие допустимым значениям, учитывая материал (сталь, дерево или пользовательские параметры) и приложенные моменты (сосредоточенные или распределенные). Результаты визуализируются в виде чертежа вала и эпюр напряжений.

Инструкция по использованию калькулятора расчета вала на кручение

Шаг 1: Добавление участков вала. В разделе «Добавить участок» укажите:

• Длину (мм) - длина участка.
• Сечение - выберите тип: круг, круглая труба, квадрат, профильная труба.
• Геометрию: для круглых сечений, труб, квадрата и профильной трубы.
• Нажмите «Добавить участок». Повторите для всех участков вала.
• Чтобы удалить последний участок, используйте кнопку «Удалить последний участок».

Шаг 1: Добавление нагрузок. В разделе «Добавить момент» выберите тип нагрузки:

• Сосредоточенный момент (укажите величину момента M (Н·мм) и расстояние от точки заделки S (мм)).
• Распределенный момент (укажите момент M (Н) и диапазон действия: начало S1 и конец S2 (мм)). Значение распределенного момента задается на метр длины балки (к примеру, если задать значение 25 000 Н при длине от 1500 до 3500 мм балки, то итоговое значение момента будет 50 000 Н).
• Нажмите «Добавить момент».
• Для удаления последней нагрузки используйте «Удалить последний момент».

Шаг 1: Настройка материала. В разделе «Материал»:

• Выберите материал из списка (сталь, дерево) или опцию «Задать...» для ручного ввода.
• Модуль сдвига G (МПа) и допустимые напряжения j (МПа). Значения модуля сдвига G и максимальных допустимых касательных напряжений j для упрощения расчета округлены, поэтому для более точного определения угла закручивания и касательных напряжений - задайте модуль сдвига и касательные напряжения сами.

Расчет и результаты. После ввода данных калькулятор автоматически выполнит расчет. В разделе «Результат» отобразятся:

• Максимальный крутящий момент M (Н·мм).
• Максимальный угол закручивания вала fi (град).
• Максимальное напряжение, возникающее в сечении j (МПа).
• Максимальное напряжение j (МПа) с проверкой: j ≤ j_max.
• На чертеже отобразится схема вала с нагрузками и эпюры напряжений.
• Изменяйте параметры участков, моментов или материала - результаты пересчитаются автоматически.

Допустимое напряжение j_max = 65 МПа соответствует углеродистой или легированной стали (например, сталь 45, 40Х). Однако для других материалов предельные напряжения при кручении существенно отличаются.

Примеры материалов и их допустимые напряжения при кручении:

• Алюминиевые сплавы (например, Д16Т, 6061-Т6): j_max = 30-60 МПа. Применение: легкие валы, авиационные и автомобильные компоненты.
• Титановые сплавы (например, ВТ6): j_max = 100-200 МПа. Применение: высоконагруженные валы в аэрокосмической и медицинской технике.
• Бронза (оловянная, алюминиевая): j_max = 20-50 МПа. Применение: валы в морской технике, коррозионностойкие узлы.
• Серый чугун (СЧ20): j_max = 20-40 МПа. Применение: неответственные валы, статичные конструкции (из-за хрупкости).
• Композитные материалы (углепластик, стеклопластик): j_max = 50-150 МПа (зависит от структуры и связующего). Применение: специализированные валы с требованиями к малому весу и виброустойчивости.