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Conversor de unidades de torque (N·m/lb·ft/oz·in)

Converte torque entre Newton-metros, libra-pé, libra-polegada, oz·in, kg·cm e 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

Como Funciona

Esta calculadora converte entre Newton-metros, libra-pés, libras-polegadas, onça-polegadas e quilograma-centímetros para engenheiros mecânicos, roboticistas e projetistas de motores. De acordo com o folheto SI (BIPM), o metro de Newton é a unidade SI de torque: 1 N·m = 1 kg·m^2/s^2. Principais fatores de conversão de acordo com o NIST SP 811:1 N·m = 0,7376 lb·ft = 8,851 lb·in = 141,612 oz·in = 10,197 kgf·cm exatamente. O torque abrange 9 ordens de magnitude: milinewton-metros para micromotores (0,1-10 mN·m), Newton-metros para servos (0,5-50 N·m) e quilonewton-metros para acionamentos industriais (1-100 kN·m). Os servos Hobby geralmente especificam oz·in (20-300 oz·in típico), enquanto os automotivos usam lb·ft (200-500 lb·ft para motores). A relação P = T × ômega liga o torque à potência: 1 N · m a 1 rad/s = 1 W.

Exemplo Resolvido

Problema: A junta do braço de um robô deve levantar uma carga útil de 2 kg a 0,5 m de comprimento do braço com 2 × fator de segurança. Selecione um servomotor e verifique a potência na rotação de 60 RPM.

Solução:

  1. Torque estático: T = m × g × r = 2 × 9,81 × 0,5 = 9,81 N · m
  2. Com 2× fator de segurança: T_required = 19,6 N · m
  3. Converta em servounidades para hobby: 19,6 × 141,612 = 2776 oz·in
  4. Converter em kgf·cm: 19,6 × 10,197 = 200 kgf·cm
  5. Converter em lb·ft: 19,6 × 0,7376 = 14,5 lb·ft
  6. Velocidade angular: ômega = 60 RPM × 2* pi/60 = 6,28 rad/s
  7. Potência: P = T × ômega = 9,81 × 6,28 = 61,6 W (na carga nominal, sem fator de segurança)
  8. Seleção: Dynamixel MX-106 (8,4 N · m contínuo, pico de 10,0 N · m) - INSUFICIENTE; precisa de MX-64 ou caixa de câmbio externa

Dicas Práticas

  • ✓Classificações do servomotor de acordo com NEMA/IEC: o torque de parada (T_s) é máximo na velocidade zero, o torque contínuo (T_c) é uma classificação sustentada. T_c típico = 0,3-0,5 × T_s. Para segurança, projete para T_c > T_load com margem de 50%
  • ✓Relação torque-velocidade por física motora: T = k_t × I onde k_t é torque constante (N · m/A). Para motores de corrente contínua, k_t = k_e (constante EMF traseira V/ (rad/s)) por conservação de energia. Valores típicos de k_t: 0,01-0,1 N · m/A para motores pequenos
  • ✓A caixa de câmbio aumenta o torque: T_out = T_in × relação × eficiência. Uma caixa de câmbio de 100:1 com 80% de eficiência transforma o motor de 0,1 N · m em saída de 8 N · m. Combinação: a velocidade reduz proporcionalmente (entrada de 1000 RPM = saída de 10 RPM)

Erros Comuns

  • ✗Confundindo kgf·cm com kg·m - eles diferem em 100x. Um servo de 5 kgf·cm produz 0,05 kg·m = 0,49 N·m, não 49 N·m. Sempre verifique se a especificação usa cm ou m para o braço de alavanca
  • ✗Misturando lb·ft e lb·in - eles diferem em 12x. Um motor de 10 lb·ft produz 120 lb·in. As especificações automotivas usam lb·ft; as especificações do servo/atuador geralmente usam lb·in ou oz·in
  • ✗Ignorando que as especificações de torque podem ser paralisadas (velocidade máxima, zero) versus contínuas (operação sustentada), operar com torque de parada causa danos térmicos. Use 50-70% da classificação de parada para serviço contínuo de acordo com as diretrizes da NEMA

Perguntas Frequentes

De acordo com o folheto do SI: N·m (Newton-metro) é torque (força × distância), unidade kg·m^2/s^2. N/m (Newton por metro) é a rigidez da mola (força/distância), unidade kg/s^2. Quantidades completamente diferentes, apesar da notação semelhante. O torque gira; a rigidez resiste ao deslocamento linear.
Indústria histórica de hobby de RC dos EUA padronizada em oz·in. Intervalos típicos por Hitec/Futaba: micro servos 15-30 oz·in (0,1-0,2 N·m), servos padrão 40-100 oz·in (0,3-0,7 N·m), alto torque 150-500 oz·in (1-3,5 N·m). Converta para N · m dividindo por 141,6. Os servos industriais usam N · m diretamente.
Estática: T = m × g × r_cm (massa × gravidade × distância do centro de massa). Dinâmico: adicione T_accel = I × alpha (momento de inércia × aceleração angular). Total: T_motor > (T_static + T_dynamic) × fator_segurança/relação de marchas /eficiência. Use 1,5-2 × fator de segurança para cargas variadas. Inclua torque de atrito para sistemas de engrenagens.
O torque de parada é o torque máximo quando o eixo do motor é mantido estacionário (zero RPM, corrente máxima). De acordo com o NEMA MG-1: o motor consome corrente do rotor bloqueado (nominal de 6-8 ×) na parada. A operação contínua na parada causa falha térmica em segundos. Use o torque de parada somente para cargas de pico/transientes < 1 segundo.

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