O que é torque de ruptura?

Na física e na mecânica, o torque é a força rotacional, ou a força necessária para fazer um objeto girar em torno de um eixo. Na maioria dos casos, é necessário mais torque para iniciar o movimento rotacional do que o necessário para mantê-lo funcionando depois de iniciado. Essa força inicial é chamada de torque de ruptura.

A quantidade de torque de separação necessária para mover algo é determinada em parte pelo atrito estático. O atrito estático é a força que existe entre dois corpos físicos para impedi-los de se mover. Por exemplo, uma porca borboleta pode ter um alto torque de desagregação porque há muito atrito estático entre a porca e o parafuso. Se, no entanto, o parafuso for lubrificado, o torque será menor porque o atrito estático foi diminuído.

O torque de ruptura é quase sempre discutido em um dos dois contextos, seja a potência de um motor ou a força necessária para girar um fixador rosqueado, como uma porca. Se um mecânico quiser remover uma porca de um parafuso, ele deve aplicar torque à porca usando uma chave inglesa. Como qualquer um que já fez isso sabe, girar a chave exige muita força no início, mas geralmente fica mais fácil depois de algumas voltas.

Mecânicos e engenheiros geralmente medem o torque de ruptura de fixadores rosqueados em parte para garantir a integridade do produto como parte de um processo chamado auditoria de torque. Se a força de desagregação de uma porca for muito baixa, a vibração do equipamento pode fazer com que a porca se solte; se for muito alto, as roscas podem descascar e o parafuso pode ser impossível de remover. Parte do teste do fixador inclui medir o torque no momento em que o fixador começa a se mover, após o torque ter sido superado. A auditoria pode ser feita usando sensores para medir o torque ou por um operador treinado aplicando o torque manualmente.

Outra área onde o torque de separação é importante é em motores de cilindro. Tal como acontece com os fixadores rosqueados, o torque de partida de um motor é maior que o torque de funcionamento. Em um motor, o torque é usado para girar um virabrequim. O virabrequim, por sua vez, faz com que os pistões se movam para cima e para baixo.

Um motor projetado apenas com potência suficiente para mantê-lo funcionando falhará. O motor também deve ter potência suficiente para iniciar o movimento em primeiro lugar. No entanto, é um equilíbrio delicado. Se for permitido que o motor continue funcionando com torque suficiente para causar o rompimento, ele pode superaquecer. Uma vez que a separação tenha sido alcançada, o torque do motor deve ser reduzido para uma velocidade normal de operação.

Como calcular o torque de ruptura

O cálculo correto do torque de partida depende de cada situação diferente. Primeiro, existem diferentes fatores a serem considerados para ações que um ser humano produz versus aquelas que uma máquina faz. Há também muitas semelhanças. Em geral, descobrir o torque de ruptura depende de descobrir todas as diferentes forças em jogo em um objeto para alterá-lo de repouso para móvel. Essas forças incluem tanto a força que a pessoa ou máquina exerce quanto as forças de atrito que atuam contra ela.

As Fórmulas Gerais

A versão mais simples da equação que determina força e atrito é F=ma onde F representa força, m representa massa e a representa aceleração. Quando várias forças diferentes estão envolvidas, como em situações de torque de ruptura, essa fórmula se torna mais complicada. É preciso descobrir cada força diferente que existe em um objeto a qualquer momento e, em seguida, aplicar uma força maior que a soma de todas essas forças juntas para quebrar o objeto e fazê-lo girar.

O torque é um tipo especial de força rotacional que requer modificações específicas nesta equação. Para calcular as forças de torque, use a equação T =rFsinθ, onde T representa o torque, r representa o raio (geralmente o comprimento da alavanca usada), F representa a força e θ representa o ângulo entre a força sendo aplicada e o raio ou comprimento da alavanca. Geralmente, o torque é medido em N-m ou newton-metros.

Maneiras de diminuir o torque inicial necessário necessário

Uma vez que uma pessoa descobre a quantidade mínima de força necessária para causar movimento rotacional em um objeto estático, essa pessoa descobriu o torque de ruptura. Alguns fatores adicionais podem ajudar a alcançar o torque de ruptura. Alongar o objeto de alavancagem pode ajudar a obter uma força descendente maior para estimular um objeto a começar a se mover. Para uma pessoa, essa alavancagem pode ser uma chave inglesa, enquanto para uma máquina, geralmente é o virabrequim e os pistões do motor.

Pode-se também aumentar a altura em que a alavanca começa, aumentando assim o ângulo e a força aplicada para ajudar a criar um maior torque geral. Como indica a equação acima para calcular o torque, aumentar esse ângulo multiplica seus efeitos na equação e aumenta a quantidade final de torque. No torque de separação, isso ajuda a aplicar mais força de torque sem ter que aumentar o peso, a distância ou a massa. Basicamente, pense nisso como uma forma de aumentar a aceleração da primeira fórmula, F=ma.

Lubrificar o objeto é outra maneira de ajudar a atingir o torque de separação necessário. A lubrificação faz com que as forças de atrito diminuam. Diminuir as forças de atrito, por sua vez, diminui a quantidade de força necessária para iniciar a rotação de um objeto. Algumas das substâncias de lubrificação mais comuns são óleo e graxa.

Outra maneira de afetar as forças de atrito é usar um pano ou almofada áspera para segurar o objeto para ajudar a movê-lo. As superfícies irregulares no objeto aplicam atrito adicional ao objeto e podem ajudar a equilibrar ou diminuir os efeitos das forças de atrito presentes no objeto estacionário. Este método é especialmente útil para torque aplicado por humanos, mas menos prático para torque aplicado por máquina.

O que é um conversor de torque de ruptura?

Um conversor de torque de ruptura é uma peça especialmente projetada em um motor de máquina que ajuda a criar as forças de torque de ruptura necessárias. Um conversor de torque é uma maneira adicional de ajudar a aplicar a força necessária para mover um objeto estacionário. Este dispositivo é geralmente um acoplamento de fluido em forma de rosquinha em motores combustíveis que ajuda a transferir as forças rotacionais ou potência do motor para a carga que ele está tentando mover. Um exemplo comum é encontrado em automóveis. Existem conversores de torque para automóveis entre o motor e a transmissão especificamente em veículos de transmissão automática.