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Conversor de Unidades de Torque (N·m/lb·ft/oz·in)

Convierte torque entre Newton-metros, libra-pie, libra-pulgada, oz·in, kg·cm y kg·m.

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Fórmula

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

Cómo Funciona

Esta calculadora convierte entre newton-metros, libras-pies, libras-pulgadas, onzas-pulgadas y kilogramo-centímetros para ingenieros mecánicos, especialistas en robótica y diseñadores de motores. Según el folleto del SI (BIPM), el newtonómetro es la unidad de torsión del SI: 1 N·m = 1 kg·m^2/s^2. Los principales factores de conversión según el NIST SP 811 son: 1 N·m = 0,7376 libras·pie = 8,851 libras·pulgadas = 141,612 oz·in = 10,197 kgf·cm exactamente. El par abarca 9 órdenes de magnitud: milinewton-metros para micromotores (0,1-10 mN·m), newton-metros para servos (0,5-50 N·m) y kilonewton-metros para accionamientos industriales (1-100 kN·m). Los servos para aficionados suelen especificar onzas por pulgada (de 20 a 300 onzas por pulgada), mientras que los de automoción utilizan libras por pie (200 a 500 libras por pie para motores). La relación P = T × omega vincula el par con la potencia: 1 N·m a 1 rad/s = 1 W.

Ejemplo Resuelto

Problema: La articulación de un brazo robótico debe levantar una carga útil de 2 kg a una longitud de brazo de 0,5 m con un factor de seguridad 2 veces mayor. Seleccione un servomotor y verifique la potencia a una rotación de 60 RPM.

Solución:

  1. Par estático: T = m × g × r = 2 × 9,81 × 0,5 = 9,81 N·m
  2. Con un factor de seguridad 2 veces mayor: T_required = 19,6 N·m
  3. Convierta en servounidades para aficionados: 19,6 × 141,612 = 2776 oz·in
  4. Convertir a kgf·cm: 19.6 × 10.197 = 200 kgf·cm
  5. Convertir a libras · pies: 19,6 × 0,7376 = 14,5 libras · pies
  6. Velocidad angular: omega = 60 RPM × 2*pi/60 = 6,28 rad/s
  7. Potencia: P = T × omega = 9,81 × 6,28 = 61,6 W (con carga nominal, sin factor de seguridad)
  8. Selección: Dynamixel MX-106 (8,4 N·m en continuo, 10,0 N·m en pico): INSUFICIENTE; necesita un MX-64 o una caja de cambios externa

Consejos Prácticos

  • ✓Clasificaciones del servomotor según NEMA/IEC: el par de parada (T_s) es máximo a velocidad cero, el par continuo (T_c) es un valor nominal sostenido. T_c típico = 0,3-0,5 × T_s. Por motivos de seguridad, diseñe T_c > T_load con un margen del 50%
  • ✓Relación tor-velocidad según la física del motor: T = k_t × I donde k_t es la constante de par (N·m/a). Para motores de corriente continua, k_t = k_e (constante de contraelectromotriz V/ (rad/s)) por conservación de energía. Valores típicos de k_t: 0,01-0,1 N·m/A para motores pequeños
  • ✓La caja de cambios aumenta el par: T_out = T_in × ratio × eficiencia. Una caja de cambios de 100:1 con una eficiencia del 80% convierte un motor de 0,1 N·m en una salida de 8 N·m. Compensación: la velocidad se reduce proporcionalmente (1000 RPM de entrada = 10 RPM de salida)

Errores Comunes

  • ✗Al confundir kgf·cm con kg·m, difieren en 100 veces. Un servo con una potencia nominal de 5 kgf·cm produce 0,05 kg·m = 0,49 N·m, no 49 N·m. Compruebe siempre si la especificación utiliza cm o m para el brazo de palanca
  • ✗Al mezclar libras por pie y libra por pulgada, se diferencian 12 veces. Un motor de 10 libras por pie produce 120 libras por pulgada. Las especificaciones automotrices utilizan libras por pie; las especificaciones de servo/actuador suelen utilizar libras por pulgada u onza
  • ✗Si ignora que las especificaciones de par pueden ser de bloqueo (velocidad máxima, cero) o de continuo (funcionamiento sostenido), operar con un par de bloqueo provoca daños térmicos. Utilice entre el 50 y el 70% del índice de caída para un funcionamiento continuo, según las directrices de la NEMA

Preguntas Frecuentes

Folleto según SI: N·m (newton-metro) es el par (fuerza × distancia), unidad kg·m^2/s^2. N/m (Newton por metro) es la rigidez del resorte (fuerza/distancia), unidad kg/s^2. Cantidades completamente diferentes a pesar de tener una notación similar. El par gira; la rigidez resiste el desplazamiento lineal.
La histórica industria estadounidense de pasatiempos a control remoto estandarizada en oz·in. Los rangos típicos de Hitec/Futaba son: microservos de 15 a 30 onzas por pulgada (0,1 a 0,2 Nm), servos estándar de 40 a 100 onzas por pulgada (0,3 a 0,7 N), alto par de 150 a 500 onzas por pulgada (1 a 3,5 N). Convierte a N·m dividiendo por 141.6. Los servos industriales usan N·m directamente.
Estática: T = m × g × r_cm (masa × gravedad × distancia entre el centro de masa). Dinámica: suma T_accel = I × alfa (momento de inercia × aceleración angular). Total: T_motor > (T_static + T_dynamic) × safety_factor/gear_ratio/efficiency. Utilice un factor de seguridad de 1,5 a 2 veces para cargas variables. Incluya el par de fricción para los sistemas de engranajes.
El par de parada es el par máximo cuando el eje del motor se mantiene inmóvil (cero RPM, corriente máxima). Según el NEMA MG-1: el motor consume corriente del rotor bloqueado (6-8 veces mayor) cuando se detiene. El funcionamiento continuo durante la parada provoca una falla térmica en segundos. Utilice el par de parada únicamente para cargas máximas o transitorias de menos de 1 segundo.

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