vääntökapasiteettia

Vääntökapasiteetti on mekaniikassa kappaleen kyky kestää vääntöä eli kiertävää momenttia ennen epäonnistumista. Se kuvaa, kuinka suurella vääntömomentilla komponentti voi siirtää voimaa tai vastustaa kiertoa tietyissä olosuhteissa. Vääntökapasiteetti on keskeinen ominaisuus aksien, laakereiden, hammaspyörien sekä liitosten kuten pulttien ja muttereiden suunnittelussa ja luotettavuuden varmistamisessa.

Vääntökapasiteettiin vaikuttavat geometria, materiaali ja käyttöolosuhteet. Päätekijöitä ovat poikkileikkauksen muoto ja koko (esim. täysjänteisen pyöreän varren halkaisija), materiaalin lujuus ja jäykkyys sekä pintakäytön tai pintakäsittelyn vaikutus kulutus- ja väsymislujuuteen. Lisäksi vääntöä kuormitettaessa huomioon otetaan lämpötila, voitelu ja mahdolliset kehyksien, mittojen tai lokaritilöiden läsnäolo.

Laskenta ja mittaus perustuvat torsion kaavoihin. Pyöreän varren osalle τ(r) = T r / J, missä T on vääntömomentti, r säde ja J on pyörivä momentti (J = π d^4 / 32). Maksimaalinen värähtelyssä tapahtuva vääntötasainen stress on rajoitettu ulkoreunaan r = d/2, mikä johtaa T_max ≈ τ_allow π d^3 / 16. Yleisesti ydinlujuudet määritellään suurimman sallittavan torsiokäyrän kautta, ja vääntölujuus on usein noin τ_y ≈ σ_y / √3 materiaalin lujuuden mukaan.

Käytännössä vääntökapasiteetti otetaan huomioon sekä suunnittelussa että turvallisuudessa: tiukasti kuormitetuilla osilla käytetään turvallisuuskertoimia, huomioidaan väsymisvaikutukset ja optimoidaan liitosten, kiinnitysten sekä voitelun tilanne.