Конвертор на единици за въртящ момент: N·m, lbf·ft и kgf·m

Конвертор на единици за въртящ момент

Въртящият момент е усукваща сила. Конверторът на единици за въртящ момент преобразува стойността на въртящия момент от една мерна единица в друга, например от нютон-метри във фут-фунтове сила. Тази страница преобразува между нютон-метри, фут-фунтове сила и килограм-сила метри и показва и трите стойности едновременно.

Въртящият момент е произведението на силата и разстоянието от оста на въртене до мястото, където действа силата. Същото усилие върху дълъг гаечен ключ създава по-голям въртящ момент, отколкото върху къс.

Какво прави преобразувателят

Потребителят въвежда едно число и избира единицата, в която е изразено. Страницата показва същия въртящ момент и в трите единици.

• Резултатите се показват с осем значими цифри. Закръглява се само показваната стойност. Преобразуването се извършва с въведеното число.
• Резултат с размер под 0,0001 или със стойност милиард или повече се показва в научен запис. Нулата се показва като обикновено 0.
• Приемат се отрицателни стойности. Въртящият момент има посока на въртене, затова стойност под нулата описва усукване в обратната посока.
• Празното поле показва подкана, а не число. Връзка, съдържаща единица, която страницата не предлага, показва съобщение, а не преобразуване.

Трите единици

Нютон-метърът е SI единицата: сила от един нютон, действаща на един метър от оста на въртене. Другите две единици са фиксирани стойности, изразени в нютон-метри. Нито една от тези стойности не е измерване, затова с времето не се променя.

Въртящ момент, изписан като „lb-ft“ или „ft-lb“ върху гаечен ключ или в сервизно ръководство, означава фут-паунд сила. Двата изписани варианта назовават една и съща единица; различен е само редът на думите.

Формула за преобразуване на въртящ момент

Всяка единица тук е фиксирано кратно на нютон-метъра, така че преобразуването се състои от едно умножение, последвано от едно деление. Стойността първо се преобразува в нютон-метри, а след това обратно в желаната единица:

$\tau_2 = \frac{\tau_1 \times k_1}{k_2}$

където $\tau_1$ е въведеният въртящ момент, $k_1$ е броят нютон-метри в една единица от избраната единица, $k_2$ е броят нютон-метри в една единица от желаната единица, а $\tau_2$ е резултатът.

По пътя нищо не се добавя и не се изважда, защото и трите скали показват нула при един и същ въртящ момент. Променя се само размерът на стъпката. Температурата е пример, при който това не е така: Целзиевата и Фаренхайтовата скала започват от различни точки, затова конвертор, който само умножава, би показал 0 °C като 0 °F вместо като 32 °F.

Произход на двете единици извън SI

И двете се основават на стандартното земно ускорение, което 3-тата Обща конференция по мерки и теглилки е фиксирала точно на 9,80665 m/s² през 1901 г. Това е съгласувана стойност, а не местно измерване, и именно тя позволява единица за маса да замества единица за сила.

Паунд-силата е международният паунд от 1959 г., точно 0,45359237 kg, привлечен от това ускорение, което дава 4,4482216152605 Н. Фут-паунд сила е тази сила, действаща на един фут от оста на въртене, а същото споразумение от 1959 г. фиксира фута точно на 0,3048 m.

$1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft} = 4.4482216152605\ \mathrm{N} \times 0.3048\ \mathrm{m} = 1.3558179483314004\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Килограм-силата е силата, с която стандартното земно притегляне действа върху маса от един килограм, така че килограм-сила метърът представлява стандартното земно ускорение, изразено като въртящ момент:

$1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m} = 1\ \mathrm{kg} \times 9.80665\ \mathrm{m/s^2} \times 1\ \mathrm{m} = 9.80665\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Земното ускорение отпада при сравняването на тези две единици, защото всяка го съдържа по веднъж. Остава произведението от паунда и фута:

$\frac{1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}}{1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}} = 0.45359237 \times 0.3048 = 0.138254954376$

Специална публикация 811 на NIST, приложение B, посочва фут-паунд силата, закръглена до 1,355818 Н·м.

Пример: гайка на колело, затегната до 100 Н·м

Делението на нютон-метрите в един фут-паунд сила дава стойността, използвана в Съединените щати и Обединеното кралство:

$\tau = \frac{100}{1.3558179483314004} \approx 73.756215\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}$

Делението на същото 100 на 9,80665 дава стойността в килограм-сила метри, която все още се среща в по-старите сервизни ръководства и върху някои динамометрични ключове:

$\tau = \frac{100}{9.80665} \approx 10.197162\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}$

За този вход страницата показва един до друг 100 Н·м, 73,756215 lbf·ft и 10,197162 kgf·m. И трите описват една и съща настройка на един ключ. Числата се различават, защото единиците са различни, а не защото гайката се затяга с по-голяма сила.

Често използвани преобразувания на въртящ момент

Всеки ред показва какво дава една единица, преобразувана в другите две, с осем значими цифри.

Кои стойности са точни и кои са закръглени

И трите единици се основават на определения, но само някои от тези определения могат да се изпишат изцяло като десетични числа.

• 1 lbf·ft е точно 1,3558179483314003 Н·м. Десетичният запис завършва дотук, защото футът и паунд-силата са точни десетични стойности.
• 1 kgf·m е точно 9,80665 Н·м — стойността на стандартното земно ускорение.
• 1 lbf·ft е точно 0,138254954376 kgf·m. Земното ускорение се съкращава и произведението от паунда и фута отново е точна десетична стойност.
• 1 Н·м е 0,73756214927726540… lbf·ft, с безкраен брой цифри, така че всеки изписан десетичен запис е съкратен.
• 1 kgf·m е 7,2330138512098940… lbf·ft, също с безкраен брой цифри.

Конверторът изчислява всеки коефициент от дефиниращите константи, вместо да съхранява съкратен десетичен запис. Затова закръглянето, което читателят вижда, идва от визуализирането, а не от числата зад него. Осем значими цифри са достатъчно много, за да покажат ясно дефиниращата стойност, и достатъчно малко, за да скрият последните цифри от аритметиката на компютъра, които съдържат шум от закръглянето, а не информация.

Често задавани въпроси

Колко нютон-метра са един фут-паунд? Един фут-паунд сила е точно 1,3558179483314003 Н·м, което страницата показва като 1,3558179 Н·м. В обратната посока един нютон-метър е 0,73756215 lbf·ft.

Фут-паунд същото ли е като паунд-фут? Да. И двата израза назовават сила от един паунд-сила, действаща на един фут от оста на въртене. В ръководствата се използва единият или другият ред на думите за една и съща единица.

Нютон-метърът същото ли е като джаулът? И двете единици са изградени от нютон и метър, но измерват различни неща. Джаулът измерва енергия, а въртящият момент извършва работа само докато валът действително се върти. Названията умишлено се разграничават: енергията се изразява в джаули, а въртящият момент — в нютон-метри.

За какво се използва килограм-сила метърът? Това е по-стара метрична единица за въртящ момент, която все още се среща в сервизни ръководства и върху някои динамометрични ключове. Един килограм-сила метър е 9,80665 Н·м или 7,2330139 lbf·ft.

Може ли отрицателен въртящ момент да бъде преобразуван? Да. Въртящият момент има знак, защото има посока на въртене, така че стойност под нулата описва усукване в обратната посока. Страницата го преобразува, вместо да го отхвърли.

Защо страницата показва толкова много цифри? Осем значими цифри правят дефиниращата стойност четлива, без да показват последните цифри от аритметиката, които съдържат шум от закръглянето. Съхраняваните константи никога не се съкращават, така че краткият визуализиран запис не влияе на следващото преобразуване.