Kalkulator Torsi

Torsi adalah gaya rotasi yang diukur dalam N·m atau lb·ft. Ini sangat penting untuk pengencang, mesin, dan sistem mekanis.

Torsi yang lebih tinggi berarti gaya rotasi yang lebih besar.

Konversi umum: 1 N·m = 0,7376 lb·ft = 10,197 kg·cm = 8,851 lb·in.

Spesifikasi mesin sering menggunakan N·m (metrik) atau lb·ft (imperial).

Untuk menghitung torsi, kalikan gaya yang diberikan dengan jarak tegak lurus dari sumbu rotasi: τ = F × r. Gaya diukur dalam newton (N) dan lengan tuas dalam meter (m), menghasilkan torsi dalam newton-meter (N·m).

Misalnya, gaya 100 N yang diterapkan pada jarak 0,5 m dari titik tumpu menghasilkan 100 × 0,5 = 50 N·m.

Ketika gaya tidak tegak lurus, gunakan τ = r × F × sin(θ), dengan θ adalah sudut antara vektor gaya dan lengan momen; torsi efektif dimaksimalkan pada 90°.

Menurut HyperPhysics (Georgia State University), torsi secara formal adalah hasil kali silang dari vektor posisi dan vektor gaya.

Satuan SI untuk torsi adalah newton-meter (N·m), yang merupakan hasil kali dari newton (satuan gaya) dan meter (satuan panjang).

BIPM dan NIST mencatat bahwa meskipun N·m setara secara dimensi dengan joule, torsi tidak pernah dinyatakan dalam joule untuk menghindari kekacauan dengan energi. Dalam sistem imperial, torsi diukur dalam pon-kaki (lb·ft) atau pon-inci (lb·in).

Konversi standar:

• 1 N·m = 0,7376 lb·ft = 8,851 lb·in = 10,197 kg·cm
• 1 lb·ft = 1,3558 N·m

Newton sendiri didefinisikan sebagai 1 kg·m/s² (F = ma), sehingga torsi membawa satuan dasar kg·m²/s².

Daya sama dengan torsi dikalikan kecepatan sudut: P = τ × ω, dengan ω dalam radian per detik. Karena kecepatan sudut berkaitan dengan kecepatan putar melalui ω = 2πf = RPM × 2π/60, rumus praktisnya menjadi Daya (kW) = Torsi (N·m) × RPM / 9549.

Misalnya, mesin yang menghasilkan 300 N·m pada 3000 RPM menghasilkan 300 × 3000 / 9549 = 94,25 kW.

Dalam satuan imperial, Tenaga Kuda (Horsepower) = Torsi (lb·ft) × RPM / 5252.

Khan Academy menjelaskan mengapa kurva torsi dan daya selalu berpotongan pada 5252 RPM pada grafik dino ketika menggunakan lb·ft dan tenaga kuda mekanis.

Torsi mengukur gaya rotasi, sementara tenaga kuda (horsepower) mengukur tingkat melakukan kerja — seberapa cepat gaya tersebut diterapkan dari waktu ke waktu. Keduanya dihubungkan oleh P = τ × ω, yang berarti daya meningkat seiring dengan torsi dan kecepatan putar.

Mesin truk diesel menghasilkan torsi tinggi pada RPM rendah untuk menderek dan menarik, sedangkan mesin mobil sport putaran tinggi menghasilkan tenaga kuda puncak pada RPM tinggi untuk akselerasi tingkat atas.

Encyclopaedia Britannica mendefinisikan daya sebagai kerja per satuan waktu, dan kerja sebagai gaya yang diterapkan melalui suatu jarak.

Secara praktis, torsi membuat muatan berat bergerak, dan tenaga kuda menjaganya tetap berakselerasi setelah bergerak.

Untuk mengonversi newton-meter ke pon-kaki, kalikan dengan 0,7376; untuk mengonversi pon-kaki kembali ke newton-meter, kalikan dengan 1,3558.

Misalnya, 100 N·m × 0,7376 = 73,76 lb·ft, dan 50 lb·ft × 1,3558 = 67,79 N·m.

Faktor berguna lainnya, yang konsisten dengan tabel konversi satuan NIST, meliputi:

• 1 N·m = 8,851 lb·in
• 1 N·m = 10,197 kg·cm

Karena 1 kaki sama dengan 12 inci, 1 lb·ft juga sama dengan 12 lb·in.

Melakukan konversi dengan benar sangat penting: mencampur aduk lb·ft dan lb·in dapat menyebabkan pengencang dikencangkan dua belas kali lipat atau seperseduabelas dari spesifikasi yang dimaksudkan.

Perhitungan torsi mendasari banyak sekali tugas teknik dan sehari-hari.

• Mekanik menggunakan kunci momen untuk mengencangkan mur roda dan baut kepala silinder ke spesifikasi yang tepat, mencegah pengenduran akibat getaran atau kegagalan ulir.
• Insinyur otomotif menilai mesin berdasarkan torsi puncak — faktor dalam akselerasi dan kapasitas derek, dengan mobil penumpang biasanya menghasilkan 200–300 N·m.
• Dalam robotika, motor servo dan stepper dipilih berdasarkan keluaran torsinya untuk menggerakkan sendi dan beban.
• Turbin angin mengubah gaya aerodinamis menjadi torsi rotasi pada poros penggerak, dan literatur IEEE membahas kontrol torsi motor listrik secara ekstensif.
• Insinyur struktur menganalisis momen (torsi pada suatu titik) pada balok dan sambungan baut untuk memastikan keselamatan di bawah beban.

• Kesalahan yang paling sering terjadi adalah membingungkan pon-kaki dengan pon-inci; karena 1 lb·ft = 12 lb·in, mencampurnya menghasilkan kesalahan 12x lipat yang dapat merusak ulir atau membuat baut menjadi longgar secara berbahaya.
• Kesalahan lain adalah menggunakan total gaya alih-alih hanya komponen tegak lurusnya — ingat τ = r × F × sin(θ), sehingga gaya bersudut memberikan torsi yang lebih sedikit.
• Mengukur lengan tuas dari titik yang salah (bukan sumbu rotasi yang sebenarnya) juga membuat hasil menjadi tidak akurat.
• Saat menghitung daya, lupa mengonversi RPM ke rad/s (ω = RPM × 0,10472) menghasilkan angka yang sangat salah.
• Terakhir, jangan pernah menyatakan torsi dalam joule; NIST dan BIPM memesan satuan joule secara ketat untuk energi meskipun satuan dasarnya sama.

Torsi meningkat secara berbanding lurus dengan panjang lengan tuas karena τ = F × r. Melipatgandakan jarak dari titik tumpu akan melipatgandakan torsi yang dihasilkan oleh gaya yang sama — inilah prinsip keuntungan mekanis.

Seorang mekanik yang menerapkan gaya 200 N di ujung kunci pas 0,3 m menghasilkan 60 N·m, tetapi gaya yang sama pada batang pemecah 0,6 m menghasilkan 120 N·m.

Khan Academy menggambarkan ini sebagai menukar jarak dengan gaya: lengan yang lebih panjang memungkinkan usaha yang lebih kecil untuk mengatasi momen tahanan yang lebih besar.

Inilah sebabnya mengapa batang pemecah, pipa tambahan (cheater pipe), dan gagang panjang digunakan untuk mengendurkan pengencang yang macet.

Torsi baut memperkirakan upaya pengencangan yang diperlukan untuk mencapai target pramuat penjepitan, yang umumnya didekati dengan T = K × D × F, di mana:

• T adalah torsi
• K adalah koefisien gesek (sekitar 0,2 untuk baja kering)
• D adalah diameter nominal baut
• F adalah gaya pramuat yang diinginkan

Karena gesekan dari pelumasan atau pelapisan sangat memengaruhi K, selalu ikuti spesifikasi pabrikan atau pengencang ISO alih-alih hanya perkiraan.

Nilai kering tipikal untuk pengencang Kelas 8.8 adalah sekitar:

• M8 = 25 N·m
• M10 = 50 N·m
• M12 = 85 N·m

Gunakan kunci momen yang dikalibrasi dan kencangkan dengan urutan yang benar untuk mendistribusikan beban secara merata di seluruh sambungan.