Comment utiliser cette calculatrice
- Pour un levier ou une fixation, entrez la force appliquée et la distance par rapport à l'axe.
- Pour une machine tournante, entrez plutôt la puissance et la vitesse de rotation.
- Vérifiez les unités. Les newtons-mètres et les livres-pieds diffèrent d'un facteur d'environ 1,356.
- Comparez le résultat avec le couple spécifié par le fabricant, et non avec un tableau général.
Méthode de calcul
Le couple est le produit vectoriel de la force et du rayon, de sorte que seule la composante perpendiculaire au levier contribue. Tirer sur une clé avec un angle produit moins de couple que la même force appliquée perpendiculairement, et doubler la longueur du levier double le couple pour un même effort manuel, ce qui explique l'efficacité d'une barre de force.
Pour les machines tournantes, le couple et la puissance sont liés par la vitesse angulaire : la puissance est égale au couple multiplié par les radians par seconde. Cette relation explique pourquoi un moteur électrique fournissant un couple élevé dès 0 tr/min accélère vigoureusement, tandis qu'un moteur thermique à haut régime a besoin d'une transmission pour convertir sa puissance en couple exploitable aux roues. Sur les fixations, le couple appliqué sert d'indicateur pour la précharge de serrage, et comme environ 80 à 90 % du couple est absorbé par le frottement, la lubrification modifie considérablement la précharge obtenue pour un réglage donné.
Formule et références
τ = F × r × sin θ ; τ (N·m) = P (W) × 60 / (2π × rpm) ; 1 lb·ft = 1,35582 N·m
Mécanique rotationnelle newtonienne ; relations des unités dérivées du SI.
Exemple de calcul
Un moteur de 2,4 kW tournant à 1 450 tr/min, et un écrou de roue serré à la main avec un levier de 380 mm.
- Moteur : ω = 2π × 1 450 / 60 = 151,8 rad/s.
- τ = 2 400 / 151,8 = 15,8 N·m.
- Écrou de roue : 265 N appliqués à 0,38 m donnent τ = 265 × 0,38 = 100,7 N·m.
Le moteur développe environ 15,8 N·m à sa vitesse nominale ; le couple appliqué manuellement sur l'écrou de roue est d'environ 101 N·m, ou 74 lb·ft.
Questions fréquentes
La lubrification des filetages a-t-elle de l'importance ?
Énormément. La majeure partie du couple appliqué sert à vaincre le frottement, de sorte qu'un filetage huilé atteint une charge de serrage plus élevée pour le même réglage de couple, souvent de 20 à 30 % supérieure. Respectez l'état préconisé par le fabricant, sec ou lubrifié.
Comment convertir des livres-pieds en newtons-mètres ?
Multipliez les livres-pieds par 1,35582. Notez que pound-feet et foot-pounds désignent en pratique la même grandeur, tandis que les inch-pounds sont douze fois plus petits.
Pourquoi le couple diminue-t-il lorsque le régime moteur augmente ?
Au-delà du pic de couple, les limites de remplissage et de frottement réduisent la force disponible par cycle de combustion. La puissance peut néanmoins continuer à augmenter car elle multiplie le couple par la vitesse, ce qui explique pourquoi la puissance maximale est atteinte bien après le couple maximal.
Puis-je estimer le couple sans clé dynamométrique ?
Vous pouvez le calculer à partir de la force et de la longueur du levier, mais l'effort manuel est difficile à doser et le frottement des assemblages est variable. Pour tout élément critique pour la sécurité (roues, culasses, boulons structurels), utilisez une clé étalonnée.