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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

Referencia: NIST SP 811: 1 lbf·ft = 1.3558179483314004 N·m, 1 kgf·cm = 0.0980665 N·m (exact)

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 par del SI: 1 N·m = 1 kg·m^2/s^2. Factores de conversión clave según el NIST SP 811:1 N·m = 0.7376 lb·ft = 8.851 lb·in = 141.612 oz·in = 10.197 kgf·cm exactamente. El par abarca 9 órdenes de magnitud: millones de newton-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 Hobby suelen especificar oz·in (20-300 oz·in típico), mientras que la automoción utiliza lb·ft (200-500 lb·ft para motores). La relación P = T × omega vincula el par con la potencia: 1 N·m at 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 servomotory 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. Convierte 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 lb·ft: 19.6 × 0.7376 = 14.5 lb·ft
  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 continuo, 10,0 N·m 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 el nominal sostenido. Típico T_c = 0.3-0.5 × T_s. Por motivos de seguridad, diseñe para T_c > T_load con un margen del 50%
  • ✓Relación entre par y velocidad según la física del motor: T = k_t × I, donde k_t es la constante de torsión (N·m/A). para motores de corriente continua, k_t = k_e (constante de contraelectromotriz V/ (rad/s)) mediante la conservación de la energía. Valores típicos de k_t : 0.01-0.1 N·m/A para motores pequeños
  • ✓Gearbox increases torque: T_out = T_in × ratio × efficiency. A 100:1 gearbox with 80% efficiency turns 0.1 N·m motor into 8 N·m output. Trade-off: speed reduces proportionally (1000 RPM input = 10 RPM output)

Errores Comunes

  • ✗Confundiendo kgf·cm con kg·m - difieren en 100x. Un servo con una clasificación de 5 kgf·cm produce 0.05 kg·m = 0.49 N·m, no 49 N·m. Compruebe siempre si la especificación usa cm o m para el brazo de palanca
  • ✗Mezclando lb·ft y lb·in - se diferencian en 12 veces. Un motor de 10 lb·ft produce 120 lb·in. Las especificaciones automotrices usan las especificaciones de servo/actuador lb·ft;, las especificaciones de servo/actuador a menudo usan lb·in o oz·in
  • ✗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

Según el folleto de SI: N·m (Newton-metro) es el par (fuerza × distancia), la 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.
Historical US RC hobby industry standardized on oz·in. Typical ranges per Hitec/Futaba: micro servos 15-30 oz·in (0.1-0.2 N·m), standard servos 40-100 oz·in (0.3-0.7 N·m), high-torque 150-500 oz·in (1-3.5 N·m). Convert to N·m by dividing by 141.6. Industrial servos use N·m directly.
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 / eficiencia. 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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