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Drehmoment-Einheitenumrechner (N·m/lb·ft/oz·in)

Wandelt Drehmoment zwischen Newton-Meter, Pfund-Fuß, Pfund-Zoll, oz·in, kg·cm und kg·m um.

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Formel

1N⋅m=0.7376lb⋅ft=141.6oz⋅in1 N·m = 0.7376 lb·ft = 141.6 oz·in

Wie es funktioniert

Dieser Rechner rechnet für Maschinenbauer, Robotiker und Motordesigner zwischen Newtonmetern, Pfund-Fuß, Pfund-Zoll, Unzen-Zoll und Kilogramm-Zentimetern um. Laut SI-Broschüre (BIPM) ist das Newtonmeter die SI-Einheit für das Drehmoment: 1 N·m = 1 kg·m^2/s^2. Wichtigste Umrechnungsfaktoren gemäß NIST SP 811:1 N·m = 0,7376 lb·ft = 8,851 lb·in = 141,612 oz·in = genau 10,197 kgf·cm. Das Drehmoment umfasst 9 Größenordnungen: Millinewtonmeter für Mikromotoren (0,1-10 mN·m), Newtonmeter für Servos (0,5-50 N·m) und Kilonewtonmeter für industrielle Antriebe (1-100 kN·m). Hobby-Servos geben üblicherweise oz·in an (typischerweise 20-300 oz·in), während Automobile lb·ft (200-500 lb·ft für Motoren) verwenden. Die Beziehung P = T × Omega verknüpft Drehmoment und Leistung: 1 N·m bei 1 rad/s = 1 W.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Ein Roboterarmgelenk muss eine Nutzlast von 2 kg bei einer Armlänge von 0,5 m mit einem Sicherheitsfaktor von 2 × heben. Wählen Sie einen Servomotor und überprüfen Sie die Leistung bei einer Umdrehung von 60 U/min.

Lösung:

  1. Statisches Drehmoment: T = m × g × r = 2 × 9,81 × 0,5 = 9,81 N·m
  2. Mit 2 × Sicherheitsfaktor: T_erforderlich = 19,6 N·m
  3. Zu Hobby-Servoeinheiten umrechnen: 19,6 × 141,612 = 2776 oz·in
  4. In kgf·cm umrechnen: 19,6 × 10,197 = 200 kgf·cm
  5. In lb·ft umrechnen: 19,6 × 0,7376 = 14,5 lb·ft
  6. Winkelgeschwindigkeit: Omega = 60 U/min × 2*pi/60 = 6,28 rad/s
  7. Leistung: P = T × Omega = 9,81 × 6,28 = 61,6 W (bei Nennlast, kein Sicherheitsfaktor)
  8. Auswahl: Dynamixel MX-106 (8,4 N·m kontinuierlich, 10,0 N·m Spitzenwert) — UNZUREICHEND; MX-64 oder externes Getriebe erforderlich

Praktische Tipps

  • ✓Nennwerte des Servomotors gemäß NEMA/IEC: Das Stillstandsmoment (T_s) ist bei Nulldrehzahl maximal, das Dauerdrehmoment (T_c) ist ein Dauerdrehmoment. Typisch T_c = 0,3-0,5 × T_s. Aus Sicherheitsgründen für t_C > t_LOAD mit einer Marge von 50% auslegen
  • ✓Beziehung zwischen Drehmoment und Geschwindigkeit gemäß der Motorphysik: T = k_t × I, wobei k_t die Drehmomentkonstante ist (N·m/A). Bei Gleichstrommotoren ist k_t = k_e (Gegen-EMK-Konstante V/ (rad/s)) durch Energieerhaltung. Typische k_t-Werte: 0,01—0,1 N·m/A für kleine Motoren
  • ✓Das Getriebe erhöht das Drehmoment: T_out = T_in × Verhältnis × Wirkungsgrad. Ein 100:1 -Getriebe mit 80% Wirkungsgrad macht aus einem 0,1 N·m-Motor eine Ausgangsleistung von 8 N·m. Kompromiss: Die Geschwindigkeit reduziert sich proportional (1000 U/min Eingang = 10 U/min Ausgangsleistung)

Häufige Fehler

  • ✗Verwechseln Sie kgf·cm mit kg·m — sie unterscheiden sich um das 100-fache. Ein Servo mit einer Nennleistung von 5 kgf·cm erzeugt 0,05 kg·m = 0,49 N·m, nicht 49 N·m. Prüfen Sie immer, ob in der Spezifikation cm oder m für den Hebelarm verwendet wird
  • ✗Wenn man lb·ft und lb·in mischt, unterscheiden sie sich um das 12-fache. Ein 10 lb·ft Motor erzeugt 120 lb·in. Automobilspezifikationen verwenden lb·ft; Servo-/Aktuatorspezifikationen verwenden oft lb·in oder oz·in
  • ✗Wenn Sie diese Drehmomentangaben ignorieren, kann es zu Stillstand (maximale Drehzahl, Nulldrehzahl) oder Dauerbetrieb (Dauerbetrieb) kommen — der Betrieb mit Stillstandsmoment verursacht thermische Schäden. Bei Dauerbetrieb gemäß den NEMA-Richtlinien 50 bis 70% der Nenndrehzahl verwenden

Häufig gestellte Fragen

Laut SI-Broschüre: N·m (Newtonmeter) ist das Drehmoment (Kraft × Entfernung), Einheit kg·m^2/s^2. N/m (Newton pro Meter) ist die Federsteifigkeit (Kraft/Abstand), Einheit kg/s^2. Völlig unterschiedliche Mengen trotz ähnlicher Schreibweise. Das Drehmoment dreht sich; die Steifigkeit widersteht linearer Verschiebung.
Die historische US-RC-Hobbyindustrie hat sich auf oz·in standardisiert. Typische Messbereiche pro Hitec/Futaba: Mikroservos 15-30 oz·in (0,1-0,2 N·m), Standardservos 40-100 oz·in (0,3-0,7 N·m), 150-500 oz·in (1-3,5 N·m) mit hohem Drehmoment. Durch Division durch 141,6 in N·m umrechnen. Industrielle Servos verwenden N·m direkt.
Statisch: T = m × g × r_cm (Masse × Schwerkraft × Schwerpunktabstand). Dynamisch: addiere T_accel = I × Alpha (Trägheitsmoment × Winkelbeschleunigung). Summe: t_Motor > (T_static + T_dynamic) × Sicherheitsfaktor/Getriebeverhältnis/Wirkungsgrad. Verwenden Sie den Sicherheitsfaktor 1,5-2× für unterschiedliche Lasten. Schließen Sie das Reibungsmoment für Getriebesysteme ein.
Das Stillstandsmoment ist das maximale Drehmoment, wenn die Motorwelle stationär gehalten wird (Null Umdrehungen pro Minute, maximaler Strom). Gemäß NEMA MG-1: Der Motor bezieht im Stillstand den Strom des blockierten Rotors (6-8× Nennstrom). Der Dauerbetrieb im Stillstand führt innerhalb von Sekunden zu einem thermischen Ausfall. Verwenden Sie das Stillstandsmoment nur für Spitzen-/Übergangslasten unter 1 Sekunde.

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