Що таке крутний момент
Крутний момент (момент обертання, обертальне зусилля, роторний момент) - одне з фундаментальних понять механіки, яке описує здатність сили обертати об'єкт навколо осі. Поняття виникло з розвитком класичної механіки XVII столітті. У своїх працях Ісаак Ньютон сформулював закони руху, які стали основою розуміння моментів сил. З розвитком промисловості обертальне зусилля почало активно застосовуватися в інженерних розрахунках. Так, розрахунок крутного моменту редуктора дозволяє клієнтам “Першої редукторної компанії” вибрати агрегат, здатний передавати необхідне навантаження за заданих умов роботи, враховуючи потужність двигуна, характеристики механізму та необхідну довговічність. Тим самим — запобігти перевантаженню та пошкодженню системи.
Показник вимірюється в Ньютон-метрах (Н·м) і зустрічається практично скрізь, де є механізми, що обертаються: від автомобілів до промислових верстатів.

Про головне: що таке крутний момент у механіці
Люди часто стикаються з цим явищем у житті: відчиняючи двері, загвинчуючи болт, крутячи педалі велосипеда. На рівні фізики він описує, як сила, прикладена до об'єкта, діє через важіль (плече) та спричиняє обертання.
Щоб зрозуміти, що таке крутний момент і обороти, потрібно розглянути два ключові фактори. Перший – величина сили. Чим сильніше ви штовхаєте або тягнете, тим більший ефект. Другий — відстань від точки докладання сили до осі обертання, що називається плечем важеля. Чим далі від осі прикладена сила, тим більша її здатність спричиняти обертання.
Обертальне зусилля (M), розраховується за формулою:
M = F * r * sin(θ),
де F — одиниця сили, r — довжина плеча важеля, а θ — кут між напрямком сили й важелем. У більшості побутових та технічних завдань кут дорівнює 90°, що спрощує формулу до:
M = F * r.
Щоб розібратися, що таке крутний момент, і на що він впливає, уявіть собі класичний важіль. Якщо прикласти силу до кінця довгої палиці, яка закріплена на одному кінці, об'єкт на іншому підніметься з меншими зусиллями. Це тому, що сила діє через плече важеля — відстань від точки докладання сили до осі обертання. Чим більша відстань, тим ефективніше сила викликає обертання.
Розуміння принципів і розрахунків дозволяє визначити, на що впливає момент крутний момент, і як сила діє на обертальні системи. Що більше зусилля, то легше змусити об'єкт обертатися. Розрахувавши показник, можна зрозуміти, як працює редуктор, асинхронний електродвигун, підіймальний механізм. Наприклад, при проєктуванні інструменту або машини інженери повинні враховувати, яке зусилля та на якій відстані від осі обертання потрібно, щоб механізм працював ефективно.
Розглянемо, що означає крутний момент редуктора
Він визначає, наскільки сильно агрегат може повертати або обертати підключені механізми (шестерні, вал або колеса). Коли машина збільшує обертальне зусилля, вона дозволяє рухати важчі об'єкти, але з меншою швидкістю обертання. Якщо передаточне число менше за 1 (зменшення швидкості обертання), момент обертання зменшується, і редуктор працює швидше, але з меншим зусиллям на виході.
Читайте також: “Вплив швидкості обертання на вибір редукторів” у блозі “Першої редукторної компанії”.
Як вибрати агрегат з урахуванням крутного зусилля
Важливо визначити, що таке крутний момент (ньютон на метр) і розрахувати його тоді, коли потрібно забезпечити передачу зусилля для виконання конкретного завдання — підняття вантажу, обертання механізму або подолання опору.
Алгоритм дій наступний:
- Отримуєте дані про двигун — потужність та обороти.
- Виміряєте показник M.
- Підбираєте редуктор з відповідним передавальним числом.
- Перевіряєте, що номінальний момент пристрою відповідає потрібному.
- Враховуєте запаси на пікові навантаження та умови експлуатації.
Далі ми розповімо про номінальний і максимальний крутний момент (що це таке і як дізнатися), формулу розрахунку і вибір типу агрегату.

Обертальне зусилля в різних типах редукторів
При розрахунку важливо враховувати, як конструктивні особливості кожного типу машини впливають на передачу та ефективність показника М. Розглянемо від чого залежить крутний момент в різних агрегатах.
Черв'ячний
Знижує швидкість обертання (припустимо, з 1000 до 10 об/хв), але має високі втрати тертя, що знижує ефективність. ККД черв'ячного редуктора зазвичай 70-85% і реальне зусилля розраховується з урахуванням цих втрат. Якщо вхідний момент 10 Н·м, вихідний буде 8 Н·м (10 Н·м × 0.8). Часто використовується в малогабаритних підіймачах.
Циліндричний
Передає зусилля через шестерні, що розташовані на одному рівні. Ефективність висока, втрати мінімальні. При передавальному числі 2:1 показник збільшиться з 50 Нм до 100 Нм (50 Нм × 2). Використовується у пристроях із високими навантаженнями, такими як конвеєри. Наприклад, якщо ви хочете передати крутний момент від мотора з низькою швидкістю обертання, циліндричний співвісний мотор-редуктор з відповідним передаточним числом забезпечить необхідну потужність для переміщення важких предметів на конвеєрі без навантаження.
Черв'ячно-циліндричний
Комбінує черв'ячну та циліндричну передачі, знижує швидкість і передає зусилля, але з втратами на обох частинах. При ККД 72%, якщо вхідний показник 20 Нм, на виході буде 14.4 Нм (20 Нм × 0.72). Комбінований черв'ячно-циліндричний мотор-редуктор підходить для обмежених просторів.
Планетарний
Забезпечує передачу великих зусиль за компактних розмірів, з ефективністю до 95%. Тобто, якщо показник 100 Нм, на виході буде 95 Нм (100 Нм × 0.95). Використовується в автомобільній та важкій техніці.
Конічний
Передає момент під кутом 90 градусів, із ККД 85%. При показнику 40 Н·м на виході буде 34 Н·м (40 Н·м × 0.85). Ефективний для зміни напрямку обертання у промислових системах.
1. Визначаємо вимоги до системи
Першим кроком завжди є розуміння того, що взагалі потрібно від системи: яке обладнання чи механізми працюватимуть із редуктором, які оберти та моменти потрібні. Припустимо, вам потрібно знизити обороти двигуна і збільшити крутний момент, щоб механізм працював з потрібним навантаженням.
2. Отримуємо дані про двигун
Наступний крок — отримання характеристик силового агрегату, який працюватиме з агрегатом. Треба знати, обороти, потужність і крутний момент двигуна.
- Потужність (Вт) вона зазвичай вказується на табличці мотора.
- Оберти (об/хв) - теж важливий параметр, який визначає, скільки разів на хвилину обертається вал двигуна. Зазвичай також є на табличці.
Припустимо, у вас є двигун потужністю 1000 Вт і оборотами 1500 об/хв. Це буде його номінальний крутний момент.
3. Підбираємо редуктор за крутним моментом
Тепер важливо зрозуміти, скільки крутного моменту, потрібно для механізму.
3.1. Розраховуємо крутний момент на валу двигуна
Використовуємо просту формулу:
М = P / (2 * π * n / 60)
де:
- P — потужність у ватах (1000 Вт),
- n — обороти (1500 об/хв),
- М — крутний момент на виході.
Підставляємо числа:
М = 1000/(2*π*1500/60) ≈ 1.27 Н·м.
Це момент, який двигун може передати на редуктор.
3.2. Враховуємо передавальне число пристрою
Тепер, якщо нам потрібно зменшити обороти (наприклад, до 400 об/хв), ми підбираємо обладнання з відповідним передаточним числом. Якщо агрегат з передавальним числом 4:1, значить обороти на виході будуть у 4 рази меншими, а момент на виході в 4 рази більшими.
М вихідний = 1.27 * 4 = 5.08 Н · м.
Тобто обладнання з передавальним числом 4:1 збільшить момент з 1.27 Нм до 5.08 Нм, але зменшить обороти до 400 об/хв.
4. Дивимося на характеристики
Тепер, коли ви знаєте, який момент вам потрібен на виході редуктора (припустимо, 5.08 Нм), ви можете подивитися, які агрегати підходять за цими характеристиками. Важливо врахувати: номінальний момент, коли машина працюватиме довго і без перевантажень. І що таке максимальний момент, що крутить, — пік навантаження, який пристрій може витримати, але на короткий час. Він може бути більшим за номінальний, але працювати на такому рівні довго не рекомендується.
Підбирайте агрегат з таким моментом, який відповідає розрахункам плюс невеликий запас для можливих пікових навантажень.
5. Уточнити у спеціаліста (консультанти ПРК завжди до ваших послуг)
Після того як ви вибрали редуктор за крутним моментом, часто має сенс звернутися до виробника або дистриб'ютора для уточнення, чи підходить модель для необхідних умов експлуатації. Консультація допоможе зрозуміти, який крутий момент краще підійде для конкретного випадку, особливо якщо мають бути роботи при високих або низьких температурах, або при постійних пікових навантаженнях."
- Що означає IP68Розкажемо про те, як дізнатися, наскільки захищене обладнання з маркуванням IP68.
- Як зменшити оберти електродвигунаТри способи регулювати обороти: вони охоплюють всі типи двигунів і підходять для більшості завдань.