Lineaariliikkeessä käsittelemme usein sovelluksia, joihin liittyy lineaarijohteesta etäisyydellä olevia voimia – näitä kutsutaan uloke- tai momenttikuormiksi. Näissä tapauksissa keskitymme johteen momenttikuormakapasiteettiin eli sen kykyyn vastustaa pyörimistä. Mutta käsittelemme myös komponentteja, joiden pitäisi pyöriä, kun niihin kohdistetaan voima etäisyydellä, kuten kuularuuviakseli, joka välittää vääntömomenttia moottorista kuorman käyttämiseksi. Näissä tapauksissa keskitymme komponentin välittämän vääntömomentin määrään.
Sekä lineaarijohteeseen kohdistuva momentti että akseliin kohdistuva vääntömomentti johtuvat etäisyydellä vaikuttavista voimista, ja molemmat mitataan newtonmetreinä (Nm) tai paunajalkoina (lb-ft). Mitä eroa on lineaarijohteeseen kohdistuvalla momentilla ja ruuviakseliin kohdistuvalla vääntömomentilla?
Momentin ja vääntömomentin ensisijainen ero voidaan löytää tutkimalla kappaleen reaktiota. Kun akseliin kohdistetaan vääntömomentti, akseli pyörii. Mutta kun lineaarijohteeseen kohdistetaan momenttikuorma, johdin pysyy paikallaan (ellei momentti ylitä johteen nimellismomenttikapasiteettia, jolloin johdin voi muuttaa muotoaan tai alkaa pyöriä).
Toisin sanoen vääntömomentti aiheuttaa kappaleen pyörimismomentin muutoksen, mikä puolestaan aiheuttaa pyörimisen. Momentti sitä vastoin ei aiheuta muutosta kappaleessa. Kappale, johon momentti kohdistuu, pysyy paikallaan, ja kappaleen ja sen tukirakenteiden sisällä syntyvät reaktiovoimat estävät kappaletta pyörimästä.
Esimerkiksi päätyseinään tuettuun ulokepalkkiin kohdistettu kuorma aiheuttaa palkkiin reaktiovoiman ja taivutusmomentin, mutta ei muuta sen pyörimismäärää eikä siten aiheuta palkin pyörimistä.
Koska momenttivoimat ovat staattisia – ne eivät johda liikkeeseen – ne voidaan jakaa reaktiovoimiksi, jotka vastustavat käytettyä momenttia.
Akseliin kohdistuvan vääntömomentin määrä saadaan kertomalla kohdistettu voima momenttivarrella, joka on kääntöpisteen (tai pyörimisakselin) ja voiman välinen kohtisuora etäisyys.
Jos käytetty voima ei ole kohtisuorassa kääntöpisteeseen tai pyörimisakseliin nähden, voiman kulma on otettava huomioon momenttivarren pituuden löytämiseksi.
Julkaisun aika: 13. kesäkuuta 2022