Жесткость при кручении является мерой величины крутящего момента, который радиальный вал может выдержать во время своего вращения в механической системе. Эта концепция занимает центральное место в базовой механике и инженерном деле, а жесткость на кручение является одной из ключевых измеряемых сил для любого механического система, вращающаяся вокруг неподвижной оси. Эта сила существует в машинах размером с карманные часы и размером с тяжелое промышленное оборудование . Очень важно понимать величину нагрузки, которую может выдержать вращающийся вал, передавая усилие через остальную часть механической системы.
Во вращающейся механической системе, приводимой в движение валом, существует два вида жесткости — жесткость на кручение и жесткость на изгиб. Другой, более точный способ описать эти силы — назвать их прочностью вала на кручение и изгиб. Жесткость как на изгиб, так и на кручение измеряется в фунтах на дюйм или ньютонах на метр по отношению к площади поверхности вала.
Уровень жесткости при кручении сильнее вдоль стянутого внешнего слоя (TOL) вала и слабее вдоль ослабленного внешнего слоя (LOL) вала. Когда сила крутящего момента направлена в том же направлении, что и движение вала, передача энергии гораздо более эффективна, поскольку сила кручения сжимает TOL, позволяя рассеивать меньше энергии за счет тепла и трения. В вращающейся механической системе обычно желательна более высокая жесткость на кручение вдоль TOL.
Когда сила кручения поворачивается против направления вращения вала, больше энергии прикладывается вдоль LOL вала. Это может привести к резкому снижению эффективности передачи энергии от радиального вала к остальной части механической системы. Декомпрессия вала, когда слой разрыхляется и расширяется, позволяет большему количеству энергии рассеиваться из механической системы, а это означает, что прикладывается меньшее усилие.
Как правило, при прочих равных условиях вращающаяся механическая система работает лучше всего, когда сила, приложенная к системе, передается через радиальный вал в том же направлении, в котором вал вращается для передачи энергии из системы. Этот факт действительно ограничивает разнообразие и сложность механических систем, которые могут быть сконструированы, но с гармоническими демпферами и балансирами можно сконструировать вращающиеся системы с противодействующей силой, которые будут относительно эффективны, когда уровни жесткости при кручении высоки вдоль LOL вала».
