Kalkulator Tork

Tork ialah daya putaran yang diukur dalam N·m atau lb·ft. Ia amat penting untuk pengikat, enjin, dan sistem mekanikal.

Tork yang lebih tinggi bermaksud daya putaran yang lebih besar.

Penukaran biasa: 1 N·m = 0.7376 lb·ft = 10.197 kg·cm = 8.851 lb·in.

Spesifikasi enjin selalunya menggunakan N·m (metrik) atau lb·ft (imperial).

Untuk mengira tork, darabkan daya yang dikenakan dengan jarak berserenjang dari paksi putaran: τ = F × r. Daya diukur dalam newton (N) dan lengan tuas dalam meter (m), menghasilkan tork dalam meter-newton (N·m).

Sebagai contoh, daya 100 N yang dikenakan pada jarak 0.5 m dari fulkrum menghasilkan 100 × 0.5 = 50 N·m.

Apabila daya tidak berserenjang, gunakan τ = r × F × sin(θ), di mana θ ialah sudut antara vektor daya dan lengan momen; tork berkesan dimaksimumkan pada 90°.

Menurut HyperPhysics (Universiti Negeri Georgia), tork secara rasminya ialah hasil darab silang bagi vektor kedudukan dan vektor daya.

Unit SI bagi tork ialah meter-newton (N·m), iaitu hasil darab newton (unit daya) dan meter (unit panjang).

BIPM dan NIST menyatakan bahawa walaupun N·m adalah setara secara dimensi dengan joule, tork tidak pernah dinyatakan dalam joule untuk mengelakkan kekeliruan dengan tenaga. Dalam sistem imperial, tork diukur dalam paun-kaki (lb·ft) atau paun-inci (lb·in).

Penukaran standard:

• 1 N·m = 0.7376 lb·ft = 8.851 lb·in = 10.197 kg·cm
• 1 lb·ft = 1.3558 N·m

Newton sendiri ditakrifkan sebagai 1 kg·m/s² (F = ma), jadi tork membawa unit asas kg·m²/s².

Kuasa adalah sama dengan tork didarab dengan halaju sudut: P = τ × ω, di mana ω adalah dalam radian sesaat. Memandangkan halaju sudut berkaitan dengan kelajuan putaran mengikut ω = 2πf = RPM × 2π/60, formula praktikal menjadi Kuasa (kW) = Tork (N·m) × RPM / 9549.

Sebagai contoh, enjin yang menghasilkan 300 N·m pada 3000 RPM memberikan 300 × 3000 / 9549 = 94.25 kW.

Dalam unit imperial, Kuasa Kuda = Tork (lb·ft) × RPM / 5252.

Khan Academy menjelaskan bahawa inilah sebabnya keluk tork dan kuasa sentiasa bersilang pada 5252 RPM pada carta dyno apabila menggunakan lb·ft dan kuasa kuda mekanikal.

Tork mengukur daya putaran, manakala kuasa kuda mengukur kadar melakukan kerja — seberapa cepat daya itu dikenakan dari semasa ke semasa. Ia dihubungkan oleh P = T × ω, bermaksud kuasa meningkat dengan kedua-dua tork dan kelajuan putaran.

Enjin trak diesel menghasilkan tork tinggi pada RPM rendah untuk menunda dan menarik, manakala enjin kereta sukan rev tinggi menghasilkan kuasa kuda puncak pada RPM tinggi untuk pecutan tahap tertinggi.

Encyclopaedia Britannica menyifatkan kuasa sebagai kerja per unit masa, dan kerja sebagai daya yang dikenakan melalui jarak.

Dari segi praktikal, tork menggerakkan beban berat, dan kuasa kuda memastikan ia terus memecut setelah bergerak.

Untuk menukar meter-newton kepada paun-kaki, darab dengan 0.7376; untuk menukar paun-kaki kembali kepada meter-newton, darab dengan 1.3558.

Sebagai contoh, 100 N·m × 0.7376 = 73.76 lb·ft, dan 50 lb·ft × 1.3558 = 67.79 N·m.

Faktor berguna lain, selaras dengan jadual penukaran unit NIST, termasuk:

• 1 N·m = 8.851 lb·in
• 1 N·m = 10.197 kg·cm

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

Membuat penukaran dengan betul adalah penting: mencampurkan lb·ft dan lb·in telah menyebabkan pengikat diperketatkan kepada dua belas kali atau satu perdua belas daripada spesifikasi yang sepatutnya.

Pengiraan tork mendasari pelbagai tugasan kejuruteraan dan harian yang tidak terhitung.

• Mekanik menggunakan sepana tork untuk mengetatkan nat roda dan bolt kepala silinder mengikut spesifikasi tepat, mengelakkan longgar akibat getaran atau kegagalan bebenang.
• Jurutera automotif menilai enjin mengikut tork puncak — faktor dalam pecutan dan kapasiti tunda, dengan kereta penumpang biasanya menghasilkan 200–300 N·m.
• Dalam robotik, motor servo dan stepper dipilih mengikut output tork mereka untuk menggerakkan sendi dan muatan.
• Turbin angin menukar daya aerodinamik kepada tork putaran pada batang pemacu, dan literatur IEEE merangkumi kawalan tork motor elektrik secara meluas.
• Jurutera struktur menganalisis momen (tork pada suatu titik) pada rasuk dan sambungan berbolt untuk memastikan keselamatan di bawah beban.

• Ralat yang paling kerap berlaku ialah mengelirukan paun-kaki dengan paun-inci; memandangkan 1 lb·ft = 12 lb·in, mencampurkannya menghasilkan ralat 12x yang boleh merosakkan bebenang atau membiarkan bolt longgar dengan berbahaya.
• Kesilapan lain ialah menggunakan jumlah daya imbas kembali dan bukannya komponen berserenjang sahaja — ingat τ = r × F × sin(θ), jadi daya bersudut memberikan tork yang kurang.
• Mengukur lengan tuas dari titik yang salah (bukan paksi putaran sebenar) juga memesongkan keputusan.
• Apabila mengira kuasa, lupa menukar RPM kepada rad/s (ω = RPM × 0.10472) menghasilkan angka yang sangat salah.
• Akhir sekali, jangan sekali-kali menyatakan tork dalam joule; NIST dan BIPM mengekalkan joule secara ketat untuk tenaga walaupun unit asasnya berkongsi.

Tork meningkat secara berkadar terus dengan panjang lengan tuas kerana τ = F × r. Penggandaan jarak dari fulkrum menggandakan tork yang dihasilkan oleh daya yang sama — inilah prinsip kelebihan mekanikal.

Seorang mekanik yang mengenakan 200 N di hujung sepana 0.3 m menghasilkan 60 N·m, tetapi daya yang sama pada bar pemutus 0.6 m menghasilkan 120 N·m.

Khan Academy menyifatkan ini sebagai menukar jarak untuk daya: lengan yang lebih panjang membolehkan usaha yang lebih kecil mengatasi momen rintangan yang lebih besar.

Inilah sebabnya bar pemutus, paip penipu, dan pemegang panjang digunakan untuk melonggarkan pengikat yang tersangkut.

Tork bolt menganggarkan usaha pengetatan yang diperlukan untuk mencapai pramuat pengapit sasaran, yang biasanya dianggarkan dengan T = K × D × F, di mana:

• T ialah tork
• K ialah pekali geseran (kira-kira 0.2 untuk keluli kering)
• D ialah diameter nominal bolt
• F ialah daya pramuat yang diingini

Oleh kerana geseran daripada pelinciran atau penyaduran amat mempengaruhi K, sentiasa ikut spesifikasi pengikat pengeluar atau ISO dan bukannya anggaran semata-mata.

Nilai kering biasa untuk pengikat Gred 8.8 adalah kira-kira:

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

Gunakan sepana tork yang dibran/dikalibrasi dan ketatkan mengikut urutan yang betul untuk mengagihkan beban secara rata merentasi sambungan.