力矩、转矩、扭矩,有什么区别?

百科   2024-11-18 08:01   北京  

1.力矩定义:
力矩的单位是牛顿-米。力矩希腊字母是   (tau)。力矩的概念,起源于阿基米德对杠杆的研究。转动力矩又称为转矩或扭矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力 ,而扭转则涉及到力矩。力矩等于径向矢量与作用力的叉积
力矩在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。力矩,力对物体产生转动作用的物理量,可以分为力对轴的矩和力对点的矩。转动力矩又称为转矩或扭矩。
其中,L 是从转动轴到着力点的距离矢量,F 是矢量力。力矩也是矢量,力矩的单位是牛顿-米。
力矩的概念在我们日常生活中随处可见,从小时候玩过的跷跷板,到阿基米德的名人名言——“给我一个支点,我将撬动整个地球”,这些都体现着力矩的含义。同样,在汽车上力矩也是无处不在,只不过通过一系列的传动轴的旋转,这里的力矩称之为扭矩。扭矩的大小直接影响着动力输出的工作效率、能源消耗、甚至运转寿命及安全性能等等因素。
2.转矩定义:
机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形,故转矩有时又称为扭矩 (torsional moment)。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式,与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系,转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。
3.扭矩定义:
直线作用力我们都熟,“力”有三要素是大小、方向、作用点,所以力是带方向的矢量。规定某个方向为正,用10牛的力去推是+10N,往反方向拉是-10N——这所有人都懂。
但现在力变成旋转的,问题就出现了。
同一个旋转力,在离旋转轴心不同距离(半径)处,对外表现出的力的大小是不同的。因为杠杆效应,越是离轴心近(半径小),表现出的力越大;离轴心越远(半径大),表现出的力越小——但实际上,这个旋转物体的旋转力并没变。
杠杆定理告诉我们,要给一个物体施加某个大小的旋转力,可以在离轴心较近的位置(小半径)施加较大的力,也可以在离轴心较远的位置(大半径)施以较小的力。只要力和力臂的乘积相同,二者的效果是相等的。
一样的,对于同一个旋转力,不同位置(半径/力臂)表现出的力大小不同,只有力与力臂的乘积是始终不变的
对于一个旋转的力,如果只说(比如)“10牛”,你怎么知道是在离轴心1mm半径处测得10牛?还是离轴心1km半径处测得10牛呢?是在离轴心1mm处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”?还是在离轴心1km半径处施加10牛的力,这个旋转力算“10牛”呢?
于是,为了衡量旋转力的大小,就不能再只说“多少多少牛”,而是取力与力臂的乘积作为度量衡。
  
扭矩的单位是“牛·米/N·m”,很多人对扭矩不理解是因为这个奇怪的单位,但其实恰恰是,如果结合单位牛·米反而更容易理解扭矩。
牛·米中间的“·”(有时被省略)表示乘号“×”。在离旋转物体轴心1米半径处,施以1牛顿大小的力,作用于这个物体的旋转力即为1牛·米;反过来,在1牛·米的旋转力作用下,离旋转轴心1米半径处,力大小为1牛顿
乘号的两边是此消彼长的关系。在离轴心半径2米处施加5牛的力,与离轴心半径5米处施加2牛的力,二者的作用效果是相同的,旋转的力即扭矩也都是10牛·米
这样我们就有了可以量化旋转力的单位了。
用扭矩(旋转力的大小)×转速(这个大小旋转力作用的频次)×一个特定值常数,就得到了功率(真正的干活儿效率)。
发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系,转速越快扭矩越小,反之越大,它反映了汽车在一定范围内的负载能力。外部的扭矩叫转矩或者叫外力偶矩,内部的叫内力偶矩或者叫扭矩。
4.计算方式:
扭矩、转矩和力矩在物理学上是同一概念,它们指的是作用在物体上的力与其作用点到旋转轴的垂直距离的乘积。其计算公式主要有以下几种:
一般情况:
公式:T = 9550P / n
其中,T是扭矩,单位为N·m;P是输出功率,单位为kW;n是转速,单位为r/min。这个公式适用于旋转物体扭矩的计算,如汽车发动机的输出扭矩计算。
电机情况:
公式:T = 9549 * P / n(或T = 9550P / n,两者差异微小)
这里的P和n的含义与上述相同,但特别针对电机扭矩的计算。
直流电机情况:
公式:T = CT * Ia
其中,T是转矩,CT是转矩常数,Ia是电枢电流。这个公式揭示了直流电机中转矩与电压和电流的关系,但实际操作中需考虑内阻变化的影响。
特定机械部件:
公式:扭矩 = 力N × 力臂长度m
对于如传动轴、齿轮组等特定机械部件,通过测量力的大小和力臂的长度,可以利用此公式计算出扭矩值。
其他表示方式:
公式:M = F × L(或T = F × d)
其中,M或T表示力矩或扭矩,F是矢量力,L是从转动轴到着力点的距离矢量(或d为力臂长度,即作用点到轴线的垂直距离)。这个公式更直接地体现了力矩是力和力臂的乘积这一基本定义。
请注意,不同情境下扭矩、转矩和力矩的计算公式可能有所差异,具体应用时需根据实际情况选择合适的公式。同时,由于实际操作中可能存在的各种因素(如内阻变化、机械效率等),计算结果可能需要进行相应的修正或调整。
力矩与转矩的区别:
二者所涵盖的范围不同,力矩的范围更宽泛,一切力乘以力臂的结果都可以称之为力矩,但是转矩一般指旋转的物体所受到的力矩。举例来说,车轮旋转时,地面摩擦力与车轮半径的乘积一般称之为转矩,但是也是力矩的一种。而用瓶起子开啤酒瓶一般称之为力矩,而不能说是转矩。
转矩与扭矩的区别

使机器元件转动(包括有转动倾向)的力偶或力矩叫转动力矩,简称转矩。任何元件在转矩的作用下,必定产生某种程度的扭转变形(可能包括弹性变形和塑性变形)。因此,习惯上又常把转动力矩叫扭转力矩,简称扭矩。二者可以在任何领域混用,但扭矩在工程技术上用的更普遍些。

转矩、扭矩和力矩是物理学和工程学中三个重要的概念,它们描述了力和旋转运动的相互作用。尽管它们在定义、计算方式和应用场景上存在一些细微差别,但都是描述物体在受到力作用时产生旋转效果的重要物理量。在实际应用中,需要根据具体的问题背景和需求选择合适的概念和方法进行分析和计算。通过深入理解这三个概念的区别与联系,我们可以更好地掌握物理学和工程学中的基本原理和方法,为解决实际问题提供有力的支持。
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关于举办“2024硝化连续化和中试放大及工艺安全培训班”的通知

硝化反应是一种极其重要的化学反应,很多医药、农药、染料行业重要的中间体都是硝化物,他们都是不可替代的有机原料。重点推动企业开展全流程自动化改造,推进新工艺新技术应用,有力支撑促进硝化企业安全发展高质量发展,引导硝化企业提升自动化、智能化控制水平,提升硝化过程本质安全水平。

在小试成熟后,进行中试,研究工业化可行工艺,设备选型,为工业化设计提供依据。一般来说,中试放大是快速,高水平到工业化生产的重要过渡阶段,其水平代表工业化的水平。本单位在2024年11月22日-24日江苏省*苏州市举办2024硝化连续化和中试放大及工艺安全培训班请各有关单位积极派员参加,现将有关事项通知如下:

培训组织:

主办单位:北京中科安化工业技术中心

支持媒体:化学工业网 化工服务联盟  

培训时间地点:

时间:2024年11月22日-24日(22日全天报到)23、24两天课程

地点江苏省*苏州市(地点会前一周直接通知报名者)线上+线下

培训费用:

2800元/人(含培训费、资料费、两天午餐费等费用)。提前汇款2500元/人,住宿统一安排,费用自理。
培训主要内容:见课程表

11月23日

8:30-12:00

13:30-17:00

老师自己安排休息时间

一、硝化反应的连续化工艺开发

1、硝化反应的机理

2、连续化反应开发的理论基础

3、硝化反应的动力学基础

4、常见的连续化反应工艺

5、常见的连续化工艺设备

6、连续化硝化工艺的工艺安全分析

7、连续化装置运行中常见问题

二、中试放大的工艺安全研究

1. 常见的危险反应的工艺安全危害和应对措施

1) 常见的危险工艺清单和评级;

2) 常见的危险化学品的危害分析的评级;

3) 常见危险操作的危害分析和评级;

4) 常见危险反应和操作的措施实施;

2. 热风险分析报告数据怎样用

1) 如何解读量热报告;

2) 如何利用量热报告中的数据?

3) 如何在DSC数据中获得更多信息?

3. 其他

1) 如何通过互联网获得化学品的危害知识;

2) 如何从理论上判断化学的危险性;

3) 如何通过理论计算来估算反应热;

 
11月24日

8:30-12:00

13:30-17:00

老师自己安排休息时间

三、中试放大

1. 中试的换热和搅拌问题

1) 如何利用量热报告的数据,做中试放大的热平衡分析;

2)  如何确定搅拌类型和最小转速/搅拌功率;

3) 如何估算中试反应需要的制冷量制热量;

4) 如何做好中试反应的温控;

2. 中试的无水无氧措施

1) 原料的各种等级要求的无水处理方案;

2) 反应釜和无水化方案和氮封方案;

3) 防止反应釜的倒吸、冲料的方案;

4) 离心机的氮封方法;

3. 中试中的分离问题

1) 如何选择合适的固液分离方案;

2)  如何实现全密闭过滤;

3) 如何处理难过滤的情况;

4) 如何做好萃取和反萃;

5) 如何做连续萃取方案;

6) 如何处理乳化现象;

4. 中试的物料输送问题

1) 全密闭的固体加料;

2) 可控的液体加料;

3) 全密闭取样方式;

4)  全密闭的PH测试方式;

5. 蒸馏和溶剂置换问题

6. 中试中的结晶问题

7. 设备匹配性和腐蚀性问题

8. 中试的批记录模板的编写

9. 投料前的检查

10. 常用的连续化中试手段

11. 中试总结报告的编写

 
专家简介

主讲老师:杨老师,有多年的化工医药从业经验;先后担任副总经理、工程总监、运营总监、总经理等职务。擅长化学工艺和工程的结合设计、连续流化学的工艺和工程设计,精通医药全产业链工程设计、工厂运营管理、工艺安全管理,项目管理。

下午5点左右培训结束,交流讨论。

报名联系方式:

电话/传真:010-60354362 祁慧杰:18518206941(同微信)
姜岩言:手机微信同号: 13260460335(报名微信)

手机咨询:18515638512
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