В физике и механике крутящий момент — это сила вращения или сила, необходимая для того, чтобы заставить объект вращаться вокруг оси. В большинстве случаев для начала вращательного движения требуется больший крутящий момент, чем требуется для его продолжения после того, как оно началось. Эта начальная сила называется моментом отрыва.
Величина момента отрыва, необходимая для перемещения чего-либо, частично определяется статическим трением. Статическое трение — это сила, которая существует между двумя физическими телами и не дает им двигаться. Например, барашковая гайка может иметь высокий момент отрыва, потому что между гайкой и болтом существует большое статическое трение. Однако, если болт смазан, крутящий момент будет меньше, потому что уменьшилось статическое трение.
Момент отрыва почти всегда обсуждается в одном из двух контекстов: либо мощность двигателя, либо сила, необходимая для поворота резьбового крепления, такого как гайка. Если механик хочет снять гайку с болта, он или она должны приложить к гайке крутящий момент с помощью гаечного ключа. Как известно любому, кто когда-либо делал это, поворот ключа требует больших усилий поначалу, но обычно становится легче после нескольких оборотов.
Механики и инженеры часто измеряют крутящий момент отрыва резьбовых крепежных изделий отчасти для обеспечения целостности продукта в рамках процесса, называемого проверкой крутящего момента. Если сила отрыва гайки слишком мала, вибрация оборудования может привести к ослаблению гайки; если он слишком высок, резьба может сорваться, и болт будет невозможно снять. Часть испытания крепежа включает измерение крутящего момента в момент начала движения крепежа после преодоления крутящего момента. Проверка может проводиться либо с помощью датчиков для измерения крутящего момента, либо с помощью обученного оператора, прикладывающего крутящий момент вручную.
Еще одна область, где важен пусковой момент, — это цилиндровые двигатели. Как и в случае резьбовых соединений, крутящий момент двигателя больше, чем рабочий крутящий момент. В двигателе крутящий момент используется для вращения коленчатого вала. Коленчатый вал, в свою очередь, заставляет поршни двигаться вверх и вниз.
Двигатель, мощность которого достаточна только для поддержания работы двигателя, выйдет из строя. Двигатель также должен иметь достаточную мощность, чтобы начать движение в первую очередь. И все же это хрупкий баланс. Если двигатель продолжает работать с достаточным крутящим моментом, чтобы вызвать отрыв, он может перегреться. После отрыва крутящий момент двигателя следует снизить до нормальной рабочей скорости.
Правильный расчет пускового момента зависит от каждой отдельной ситуации. Во-первых, существуют разные факторы, которые следует учитывать для действий, производимых человеком, по сравнению с действиями, совершаемыми машиной. Есть также много общего. В общем, определение крутящего момента отрыва основано на определении всех различных сил, действующих на объект, чтобы изменить его из покоящегося в подвижное. Эти силы включают в себя как силу, которую прикладывает человек или машина, так и силы трения, действующие против нее.
Простейшая версия уравнения, определяющего силу и трение, выглядит так: F=ma, где F обозначает силу, m обозначает массу, а a обозначает ускорение. Когда задействовано несколько разных сил, например, в ситуациях пускового момента, эта формула усложняется. Нужно вычислить каждую различную силу, действующую на объект в любой момент времени, а затем применить силу, превышающую сумму всех этих сил вместе взятых, чтобы сломать объект и заставить его вращаться.
Крутящий момент — это особый вид силы вращения, который требует особых изменений в этом уравнении. Для расчета крутящего момента используйте уравнение T = rFsinθ, где T обозначает крутящий момент, r обозначает радиус (обычно длину используемого рычага), F обозначает силу, а θ обозначает угол между приложенной силой и радиус или длина рычага. Обычно крутящий момент измеряется в Нм или ньютон-метрах.
Как только человек вычисляет минимальное количество силы, необходимой для того, чтобы вызвать вращательное движение в статическом объекте, этот человек обнаружил момент отрыва. Некоторые дополнительные факторы могут помочь в достижении пускового момента. Удлинение объекта-рычага может помочь достичь большей силы, направленной вниз, чтобы побудить объект начать движение. Для человека этим рычагом может быть гаечный ключ, а для машины это обычно коленчатый вал и поршни в двигателе.
