Mis on väändejäikus?

Väändejäikus on pöördemomendi mõõt, mida radiaalvõll suudab mehaanilises süsteemis pöörlemise ajal säilitada. See kontseptsioon on põhimehaanika ja inseneriteaduse keskne ning väändejäikus on iga fikseeritud teljel pöörleva mehaanilise süsteemi üks peamisi mõõtejõude. See jõud eksisteerib nii väikestes masinates kui taskukell ja nii suurtes kui rasketes tööstusseadmetes. Oluline on mõista pinge suurust, mida pöörlev võll võib taluda, edastades samal ajal jõudu läbi ülejäänud mehaanilise süsteemi.

Pöörlevas mehaanilises süsteemis, mida juhib võll, on kahte tüüpi jäikus – väändejäikus ja paindejäikus. Teine, täpsem viis nende jõudude kirjeldamiseks on nimetada neid võlli väände- ja paindetugevuseks. Nii painde- kui ka väändejäikust mõõdetakse naelades tolli kohta või njuutonites meetri kohta võlli pindala suhtes.

Väändejäikuse määr on tugevam piki võlli pingutatud väliskihti (TOL) ja nõrgem piki võlli lahtist väliskihti (LOL). Kui pöördemomendi jõud keerleb võlli liikumisega samas suunas, on energiaülekanne palju tõhusam, kuna väändejõud surub TOL-i kokku, võimaldades soojuse ja hõõrdumise kaudu vähem energiat hajutada. Pöörlevas mehaanilises süsteemis on üldiselt soovitav suurem väändejäikus piki TOL-i.

Kui väändejõud pöördub vastu võlli pöörlemissuunda, rakendatakse rohkem energiat piki võlli LOL-i. See võib põhjustada äärmise efektiivsuse kaotuse energia ülekandel radiaalvõllilt ülejäänud mehaanilisele süsteemile. Võlli dekompressioon, kui kiht lõdveneb ja laieneb, võimaldab suuremal osal energiast mehaanilisest süsteemist välja hajuda, mis tähendab, et rakendatakse vähem jõudu.

Üldiselt, kui kõik muu on võrdne, töötab pöörlev mehaaniline süsteem kõige paremini siis, kui süsteemile rakendatav jõud kandub läbi radiaalvõlli samas suunas, kus võll pöörleb, et viia energia süsteemist välja. See asjaolu piirab konstrueeritavate mehaaniliste süsteemide mitmekesisust ja keerukust, kuid harmooniliste amortisaatorite ja tasakaalustajatega saab konstrueerida vastujõuga pöörlevaid süsteeme, mis on suhteliselt tõhusad, kui võlli LOL-i väändejäikus on kõrge.