Kilogram-kuvvet metre (kgf·m) nedir?

Kilogram-kuvvet metre, bir kuvvetin eksen çevresindeki döndürme etkisini ifade eden tork birimidir. Bir kilogram-kuvvetin, dönme eksenine göre bir metrelik dik moment koluyla oluşturduğu tork, 1 kgf·m değerindedir.

1 kgf·m = 9,80665 N·m eşitliği tamdır. Kilogram-kuvvet metre SI birimi değildir; eski makine kataloglarında, bazı motor verilerinde ve sıkma torku tablolarında görülebilir. SI sistemindeki tork birimi newton-metredir (N·m).

Kilogram ile kilogram-kuvvet arasındaki fark

Kilogram (kg) kütle, kilogram-kuvvet (kgf) kuvvet birimidir. Bir kilogram-kuvvet, 1 kg kütlenin standart yerçekimi ivmesi olan 9,80665 m/s² altındaki ağırlığına eşit tanımlanır. Dolayısıyla 1 kgf = 9,80665 N olur.

Yerel yerçekimi ivmesi konuma göre değişebilir; kgf biriminin tanımı değişmez. Gerçek bir kütlenin ağırlığı yerel yerçekimiyle hesaplanırken kgf–N dönüşümünde standart değer kullanılır. kg·m ile kgf·m aynı birim değildir.

Tork nasıl hesaplanır?

Torkun büyüklüğü, kuvvet ile kuvvetin etkime doğrultusundan dönme eksenine olan dik uzaklığın çarpımıdır:

M = F × d
M: tork, kgf·m.
F: kuvvet, kgf.
d: dik moment kolu, metre.

Örnek: Bir kolun eksenden 3 m uzaktaki noktasına, kola dik yönde 5 kgf kuvvet uygulanırsa tork 5 × 3 = 15 kgf·m olur. Bunun karşılığı 147,09975 N·m değerindedir.

Kuvvet kola dik değilse M = F × r × sinφ kullanılır. Burada r, eksenden kuvvetin uygulandığı noktaya uzaklık; φ ise bu kol ile kuvvet arasındaki açıdır. Aynı 5 kgf kuvvet, 3 m kola 30° açıyla uygulanırsa tork 7,5 kgf·m olur.

Kol eğildiğinde tork neden azalır?

Bir metre uzunluğundaki kolun ucuna sürekli aşağı yönlü 1 kgf kuvvet uygulandığını düşünelim. Kol yatayken dik moment kolu 1 m’dir. Kol yukarı eğildikçe kuvvetin düşey etkime doğrultusu dönme eksenine yaklaşır.

Bu örnekte açı yataydan ölçüldüğü için d = r × cosθ kullanılır. Kuvvet ve kol uzunluğu sabit kalmasına rağmen dik moment kolu değiştiği için tork değişir. Hesap yalnızca belirtilen kuvvetin torkunu kapsar; kolun kendi ağırlığı ihmal edilmiştir.

kgf·m ile N·m dönüşümü

N·m = kgf·m × 9,80665
kgf·m = N·m / 9,80665

1 kgf·m = 9,80665 N·m
5 kgf·m = 49,03325 N·m
10 kgf·m = 98,0665 N·m
15 kgf·m = 147,09975 N·m
100 N·m ≈ 10,1972 kgf·m

“10 ile çarp” yalnızca kaba tahmindir. Tam katsayı yerine 10 kullanmak sonucu yaklaşık %1,97 yüksek verir. Tork anahtarı ayarında ve teknik şartname karşılaştırmasında 9,80665 kullanılmalıdır.

kgf·m ile kgf·cm aynı mı?

1 kgf·m = 100 kgf·cm olur. Örneğin 10 kgf·cm, 0,1 kgf·m = 0,980665 N·m değerindedir. Küçük motor kataloglarında metre ile santimetreyi karıştırmak, sonucu 100 kat değiştirir.

Diğer tork birimleri için 1 kgf·m yaklaşık 7,23301 lbf·ft veya 86,7962 lbf·in eder. Hassas mekanizmalarda görülebilen din-santimetre ise çok daha küçük ölçekli bir tork birimidir.

Motor torkundan güç hesaplanabilir mi?

Torkun yanında dönme hızı da bilinmelidir. Tork N·m’ye çevrildikten sonra aynı mile ait açısal hız kullanılarak P = Mω uygulanır.

Örneğin 10 kgf·m tork aktaran bir mil 1.500 dev/dak hızında dönüyorsa mekanik mil gücü yaklaşık 15,40 kW olur. Bu değer motorun elektrik giriş gücü değildir.

Motor seçiminde katalog torkunun sürekli, tepe veya kalkış değeri olduğu belirlenmelidir. Servo tork kontrolünde yüzde olarak girilen bir komutun hangi anma torkuna karşılık geldiği de kontrol edilir.

Sıkma torkunda nelere dikkat edilir?

Üreticinin verdiği kgf·m değeri, N·m ölçekli anahtar için dönüştürülebilir. Ancak birim dönüşümü bağlantıya uygun sıkma torkunu belirlemez. Cıvata sınıfı, diş ölçüsü, yağlama, kaplama ve bağlantı tasarımı üreticinin talimatıyla birlikte değerlendirilir.

Bir tork sensörü veya tork anahtarı için ölçüm aralığı ve kalibrasyon da önemlidir. Etkin kuvvet kolunu değiştiren uzatma adaptörleri kullanıldığında anahtar göstergesi ile bağlantıya uygulanan torkun ilişkisi ayrıca kontrol edilmelidir.

kgf·m enerji birimi olarak kullanılabilir mi?

Eski kaynaklarda kgf·m, iş veya enerji için de görülebilir. Bir kgf kuvvetin kendi doğrultusunda bir metre boyunca yaptığı iş 9,80665 J olur. Tork söz konusuysa SI karşılık 9,80665 N·m olarak yazılır.

Tork ile enerji farklı fiziksel büyüklüklerdir. Dönme hareketinde sabit torkun yaptığı iş E = Mθ ile hesaplanır; θ radyandır. Örneğin 1 kgf·m sabit tork, kendi yönünde 2 rad dönüş boyunca etki ederse 19,6133 J iş yapar.