Τι είναι η στρεπτική δυσκαμψία;

Η στρεπτική ακαμψία είναι το μέτρο της ποσότητας ροπής που μπορεί να διατηρήσει ένας ακτινωτός άξονας κατά την περιστροφή του σε ένα μηχανικό σύστημα. Η ιδέα είναι κεντρική στη βασική μηχανική και μηχανική, και η στρεπτική ακαμψία είναι μια από τις βασικές δυνάμεις μέτρησης για κάθε μηχανικό σύστημα που περιστρέφεται σε σταθερό άξονα. Αυτή η δύναμη υπάρχει σε μηχανές τόσο μικρές όσο ένα ρολόι τσέπης και τόσο μεγάλες όσο ο βαρύς βιομηχανικός εξοπλισμός. Είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του ποσού της πίεσης που μπορεί να αντέξει ένας περιστρεφόμενος άξονας κατά τη μετάδοση δύναμης μέσω του υπόλοιπου μηχανικού συστήματος.

Υπάρχουν δύο είδη ακαμψίας σε ένα περιστρεφόμενο μηχανικό σύστημα που κινείται από έναν άξονα – στρεπτική ακαμψία και ακαμψία κάμψης. Ένας άλλος, πιο ακριβής τρόπος για να περιγράψουμε αυτές τις δυνάμεις είναι να τις ονομάσουμε αντοχή στρέψης και κάμψης ενός άξονα. Τόσο η ακαμψία κάμψης όσο και η στρεπτική ακαμψία μετρώνται σε λίβρες ανά ίντσα ή σε Newtons ανά μέτρο σε σχέση με την επιφάνεια του άξονα.

Ο ρυθμός στρεπτικής ακαμψίας είναι ισχυρότερος κατά μήκος του σφιγμένου εξωτερικού στρώματος (TOL) του άξονα και ασθενέστερος κατά μήκος του χαλαρωμένου εξωτερικού στρώματος (LOL) του άξονα. Όταν η δύναμη της ροπής τυλίγει στην ίδια κατεύθυνση με την κίνηση του άξονα, η μεταφορά ενέργειας είναι πολύ πιο αποτελεσματική επειδή η στρεπτική δύναμη συμπιέζει το TOL, επιτρέποντας τη διάχυση λιγότερης ενέργειας μέσω θερμότητας και τριβής. Ένας υψηλότερος ρυθμός στρεπτικής ακαμψίας κατά μήκος του TOL είναι γενικά επιθυμητός σε ένα περιστρεφόμενο μηχανικό σύστημα.

Όταν η δύναμη στρέψης στρέφεται ενάντια στην κατεύθυνση στην οποία περιστρέφεται ο άξονας, εφαρμόζεται περισσότερη ενέργεια κατά μήκος του LOL του άξονα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει υπερβολική απώλεια απόδοσης στη μεταφορά ενέργειας από τον ακτινωτό άξονα στο υπόλοιπο μηχανικό σύστημα. Η αποσυμπίεση του άξονα, καθώς το στρώμα χαλαρώνει και διαστέλλεται, επιτρέπει σε περισσότερη ενέργεια να διαχέεται έξω από το μηχανικό σύστημα, πράγμα που σημαίνει ότι εφαρμόζεται λιγότερη δύναμη.

Γενικά, αν όλα τα άλλα είναι ίσα, ένα περιστρεφόμενο μηχανικό σύστημα λειτουργεί καλύτερα όταν η δύναμη που εφαρμόζεται στο σύστημα μεταφέρεται μέσω του ακτινικού άξονα στην ίδια κατεύθυνση που περιστρέφεται ο άξονας για να μεταφέρει την ενέργεια έξω από το σύστημα. Αυτό το γεγονός περιορίζει την ποικιλία και την πολυπλοκότητα των μηχανικών συστημάτων που μπορούν να κατασκευαστούν, αλλά με αρμονικούς αποσβεστήρες και εξισορροπητές, μπορούν να κατασκευαστούν συστήματα περιστροφής αντίθετης δύναμης που είναι σχετικά αποτελεσματικά όταν τα επίπεδα στρεπτικής ακαμψίας είναι υψηλά κατά μήκος του LOL του άξονα.