¿Por qué un eje hueco es mejor que un eje sólido?

Si está preguntando sobre el eje que puede resistir la carga de torsión más con la misma área de resistencia (mismo peso), entonces la respuesta debería ser un eje hueco.

Si ve el diagrama de esfuerzo cortante de un eje en la aplicación de torque, se vería así

Aquí, puede ver que el esfuerzo cortante máximo aplicado está en el diámetro exterior, por lo que los elementos en el diámetro exterior están contribuyendo con su fuerza de resistencia total al par aplicado. mientras que en el interior los elementos no están aplicando su resistencia total, lo que causa el desperdicio de su fuerza.

Para tener una idea clara,

Mira esta foto, (perdón por mi mala letra)

Los elementos en el interior reciben mucho menos esfuerzo cortante que el esfuerzo cortante máximo resistido por los elementos en el exterior.

Si eliminamos los elementos del interior y los colocamos en el diámetro exterior, puede contribuir a resistir más esfuerzo cortante y, por lo tanto, puede contribuir a resistir más torque.

Es por eso que los ejes huecos son mucho mejores que los ejes sólidos para la transmisión de carga de torsión con el mismo criterio de peso.

Pero si quieres entender esto con la ayuda de ecuaciones,

Para resistir la carga de torsión, el momento de área polar se considera como el área de resistencia, por lo que si el momento de inercia polar de cualquier forma es mayor, puede soportar más torque en comparación con otros.

Para la misma área, los ejes huecos tienen un momento de inercia más polar, por lo que pueden transmitir más torque en comparación con los ejes sólidos.

Hay varias razones para seleccionar un eje hueco en lugar de sólido, principalmente dependiendo de la aplicación.

• Uso práctico: en algunas aplicaciones de mezcla, el gas se alimenta a través de un eje hueco para airear el producto. Se pueden suministrar otros fluidos de esta manera, ya sea directamente o dentro de un tubo, como aire comprimido, fluido hidráulico o refrigerante.
• Ensamblaje: A veces, es más sencillo fijar los extremos apropiados a un eje hueco para ejes de longitud personalizada, similar a las líneas de transmisión de vehículos RWD. Se podría almacenar el tubo y las piezas finales, cortar el tubo a la longitud necesaria y unir los extremos. Esto puede ser más simple para algunas tiendas y aplicaciones que construir un eje sólido personalizado.
• Peso: la fuerza de los miembros circulares se debe principalmente a su superficie externa. El núcleo de un eje sólido es esencialmente material desperdiciado en algunos casos. Puede ser útil desde un punto de vista mecánico reducir la masa giratoria, o simplemente puede ser una cuestión de valor.
• Vibración: la frecuencia natural de los ejes huecos difiere de los ejes sólidos. Por lo general, un eje hueco puede aumentar la velocidad crítica en un 20% en comparación con un eje sólido [1].

Notas al pie

[1] Manual de mezcla industrial: ciencia y práctica

Los ejes sólidos cuando se someten a flexión son más fuertes que los del eje sagrado.

Pero el eje Hallow tiene más rigidez torsional.

Respuesta anónima a ¿Cuál tiene más fuerza: un eje hueco o un eje sólido? ¿Por qué?
Cuando el diámetro exterior y la longitud son los mismos ejes sagrados, se prefieren solo porque la rigidez es muy cercana a la del eje sólido, pero siempre es menor.
La principal ventaja es la “masa”, se reduce a una gran cantidad para casi la misma rigidez.

Aquí se comparan los resultados matemáticos y de software, lo que respalda la afirmación anterior.

Mejor podría ser fuerte, pero si puedo hacer una suposición sobre tu intención …

Como el material más alejado está del centro, mayor es la contribución que hace a la rigidez del eje. Por el contrario, el material en el centro del eje no contribuye mucho a la rigidez.

Al quitar el material en el centro del eje, reduce el peso del eje, mientras que solo reduce marginalmente la rigidez. Esto da como resultado una mejor relación resistencia / peso.

Hola,

No sé si te has topado con el tema de Resistencia de los materiales durante tus estudios académicos de la universidad, está bien, ahora explicaré las ventajas del eje hueco sobre el eje sólido.

• Eje hueco de menor peso en comparación con el sólido.
• El eje hueco soporta una alta resistencia a la torsión en comparación con el eje sólido, ya que puede saber que los ejes se utilizan para transferir cargas torsionales desde una fuente a su salida.
• El eje hueco presenta una alta resistencia a las tensiones, mientras que el eje sólido puede tender a fracturarse en un cierto límite.

Por lo tanto, debido a la capacidad de manejo de la tensión de torsión y el peso ligero es alto con ejes huecos, se prefieren a los ejes sólidos.

Gracias….

La razón obvia es que se ahorra material y, por lo tanto, el peso es menor y, por lo tanto, el costo es menor y tampoco tenemos que preocuparnos mucho por su resistencia.

Ahora déjame mostrártelo a través de un ejemplo:

La resistencia del eje se calcula utilizando la ecuación de Torsian como se describe a continuación:

Por lo tanto, para un eje circular sólido k = 0.

Por lo tanto, puede diseñar el eje que lleva la potencia requerida de dos maneras:

1. Diseño basado en la fuerza.
2. Diseño basado en la riidez.

El problema del ejemplo dado lo deja claro:

Entonces, ¿qué acabamos de demostrar?

Si el peso del eje se reduce en un 40%, la resistencia solo se reducirá en un 16%.

Por lo tanto, reducir mucho peso y ahorrar costos no es un compromiso con la fuerza que necesitamos para lograr.

Depende de la estructura y la rigidez, el eje hueco es mejor que el sólido si tienen el mismo peso. Según la teoría del mecanismo, el material que está lejos del eje de rotación aporta más rigidez y resistencia, mientras que el material cercano al centro contribuye menos. Por lo tanto, puede ahorrar material fácilmente utilizando una estructura hueca, lo que puede disminuir el costo.

Además, muchos husos pueden necesitar un dispositivo, por ejemplo, generalmente hay una herramienta de brochado en el husillo eléctrico, por lo que necesita una estructura hueca.

En general, la razón de popularidad del eje hueco es:

Buen rendimiento mecánico,

Bajo peso y costo,

Necesidad de diseño.

Para el mismo material, el mismo peso y la misma longitud, el eje hueco puede transmitir más torque y también puede resistir más momento de flexión que el sólido y también la tensión desarrollada en cualquier ponit / fibra es relativamente menor (ya que la capacidad de transmisión de torque y la resistencia del momento de flexión es directamente proporcional y el estrés desarrollado en cualquier ponit / fibra es inversamente proporcional al MODULO DE SECCION Y AL MODULO POLAR)

Los ejes huecos no transfieren más potencia, pero si solicita una relación potencia / peso, entonces los ejes huecos tienen una gran relación potencia / peso.

La fórmula de torsión puede demostrar eso matemáticamente.

Por lo tanto, usar un eje hueco es económico en comparación con un eje sólido. Puede transferir más potencia pesando menos.

Depende de cuál sea la aplicación del eje.
Si es un tipo de eje de carga, entonces siempre es mejor elegir EJE HUECO ya que tiene mayor rigidez y rigidez y puede resistir momentos de flexión ligeramente más altos.
Si se trata de un eje para la transmisión de torque (cigüeñales, ejes de transmisión, etc.), siempre se recomienda usar un EJE SÓLIDO porque tiene una mayor rigidez torsional

Realmente depende de su aplicación, incluida la carga y el tamaño. Un eje hueco es mucho más eficiente en cuanto al peso, por lo que si el peso es importante, el hueco es el mejor. Sin embargo, si necesita ser muy delgado, entonces tal vez el hueco no sea lo suficientemente fuerte. El hecho es que para el eje del mismo diámetro, el eje sólido será más fuerte, más pesado y también resonará a una frecuencia más baja. Si desea que gire a alta velocidad, entonces una baja frecuencia de resonancia podría ser un problema que podría resolverse con más cojinetes de soporte.

No es verdad

El eje hueco no siempre es mejor en comparación con un eje sólido.

Depende de nuestros usos.

Cuando no hay restricción de espacio, entonces para la misma masa,
El eje hueco es mejor que el eje sólido.

Pero si tenemos una restricción de espacio radial, entonces se prefiere un eje sólido, ya que, en este caso, el eje sólido tiene más capacidad de transferencia de potencia que el eje hueco.

Si el peso y el material de ambos ejes es el mismo, el eje hueco demostrará ser más confiable, ya que puede requerir más potencia sin deformarse. Si las dimensiones de ambos ejes (radio exterior y longitud) son iguales, el eje sólido es mejor.

Hay varias comparaciones con respecto al mismo radio exterior, el mismo peso, etc. ¡Pero el momento generalmente resistente es mayor para el eje hueco en comparación con el eje sólido que dice que el módulo de sección es más para el eje hueco y se puede concluir que el eje hueco tiene más resistencia!

Un eje hueco bien diseñado puede ser tan fuerte como uno sólido, pero con un peso y materiales reducidos. Puede ser particularmente útil cuando el peso es una consideración principal.

¿Su pregunta se refiere implícitamente a la eficiencia de transmisión o al límite máximo de par transmisible?

El eje hueco tiene menos masa en comparación con el eje sólido de dimensiones externas similares. Dado que la masa del eje en sí misma requiere algo de energía para girar, parte del par transmitido se pierde al girar el eje en sí, y algo de fricción. Suponiendo que la pérdida de fricción sea la misma, la masa más baja de un eje hueco permite una mejor eficiencia de transmisión.

Básicamente, porque la mayor parte de la tensión en un eje (particularmente un eje giratorio) se ejerce sobre la superficie externa. Por lo tanto, un eje hueco es más ligero y usa menos metal, pero tiene casi tanta resistencia como un eje sólido del mismo diámetro.

¡Porque puedes ponerle cosas! Lo sentimos, solo tenía que señalar eso, pero la capacidad de pasar algo a través de un eje giratorio, decir que los cables al anillo deslizante o algo es un beneficio mucho mejor que ahorrar un pequeño costo en material.

No es una declaración generalizada. Debe agregarle otra línea “De igual masa”. Para igual masa, un eje hueco es más fuerte que el eje sólido. Se debe a la distribución del esfuerzo cortante. En el diagrama de fuerza de corte, puede encontrar que es máximo en la fibra más externa del eje. La fibra del eje central casi no experimenta cizallamiento. Por lo tanto, el eje hueco que tiene más diámetro puede asignar más tensión a la fibra exterior, donde la fuerza es realmente máxima. Mientras que el eje sólido tiene un diámetro muy pequeño para la misma masa.