Момент по силе и плечу
Крутящий момент — вращающее действие силы. При нажатии под прямым углом к рычагу:
момент = сила × плечо
Нажатие с силой 50 Н на ключ длиной 0,3 м даёт 50 × 0,3 = 15 Н·м. Та же сила на более длинном ключе даёт больший момент — поэтому длинная рукоятка откручивает прикипевший болт.
Если сила приложена не под прямым углом, учитывается только её часть поперёк рычага: момент = сила × плечо × sin(угла).
Момент по мощности и скорости
Для мотора или двигателя:
момент (Н·м) = мощность (кВт) × 9549 ÷ скорость (об/мин)
Двигатель 1,5 кВт при 1450 об/мин даёт 1,5 × 9549 ÷ 1450 = 9,9 Н·м. Та же мощность при меньшей скорости означает больший момент.
В американских единицах момент (lbf·ft) = лошадиные силы × 5252 ÷ об/мин.
Как передачи меняют момент
Зубчатая передача умножает момент на своё передаточное отношение и делит на него же скорость. Редуктор 3:1 превращает 9,9 Н·м при 1450 об/мин примерно в 29,7 Н·м при 483 об/мин за вычетом нескольких процентов на трение в каждой ступени.
Единицы
- 1 Н·м = 0,7376 lbf·ft = 8,851 lbf·in
- 1 lbf·ft = 1,3558 Н·м
- 1 кгс·м = 9,807 Н·м
Момент затяжки
Моменты затяжки болтов берут из спецификации производителя для размера, класса прочности болта и того, смазана ли резьба. Динамометрический ключ, настроенный на это значение, затягивает болт правильно; на ощупь легко перетянуть или недотянуть.
Калькуляторы
Калькулятор крутящего момента считает по силе и плечу или по мощности и скорости и переводит единицы. Калькулятор передаточного отношения и Калькулятор шкивов и ремней показывают, как скорость и момент меняются в приводе.
Какое усилие нужно для момента затяжки
Колёсная гайка с моментом 110 Н·м и ключ длиной 0,4 м требуют 110 ÷ 0,4 = 275 Н, примерно вес предмета массой 28 кг, приложенного под прямым углом на конце рукоятки. С ключом 0,2 м та же гайка требует 550 Н, поэтому с короткими ключами так и тянет встать на рукоятку.
Угол важен
Тяга под углом 30° к ключу вместо перпендикуляра даёт лишь половину момента: 50 Н на ключе 0,3 м — это 15 Н·м при 90°, но 50 × 0,3 × sin 30° = 7,5 Н·м. Тяните перпендикулярно рукоятке.
Мотор через редуктор
Мотор 2,5 кВт при 2850 об/мин даёт 2,5 × 9549 ÷ 2850 = 8,4 Н·м. Через редуктор 20:1 с КПД 95% по данным производителя на выходе 8,4 × 20 × 0,95 = 159 Н·м при 143 об/мин.
Частые ошибки
- Плечо измерено не оттуда. Плечо идёт от центра крепежа до места, где тянет рука, а не до конца инструмента.
- Удлинитель без поправки. Удлинитель за головкой динамометрического ключа меняет показание. Удлинитель головки соосно с приводом — нет.
- Смазанная резьба против сухой. Смазка может так снизить трение, что заданный момент слишком растянет болт. Следуйте спецификации для указанного состояния.
- Путать Н·м с lbf·ft. 110 Н·м — это 81 lbf·ft. Если выставить 110 на ключе в lbf·ft, приложится в полтора раза больше задуманного.