Drehmoment
Rotatorisches Kraftmoment, das eine Drehbewegung erzeugt oder ihr entgegenwirkt — angegeben in Newtonmeter (Nm) und definiert als das Produkt aus Kraft und Hebelarm.
Definition
Das Drehmoment (Formelzeichen M) ist eine physikalische Größe, die beschreibt, wie stark eine Kraft eine Rotation um eine Achse erzeugt oder hemmt. Es ist das Produkt aus der wirkenden Kraft F und dem Hebelarm r – dem senkrechten Abstand zwischen der Wirkungslinie der Kraft und der Drehachse. Die SI-Einheit ist Newtonmeter (Nm). Ein Drehmoment von 1 Nm entsteht, wenn eine Kraft von 1 N in einem Abstand von 1 m von der Drehachse wirkt.
In der Antriebstechnik wird das Drehmoment häufig aus der Motorleistung und der Drehzahl berechnet. Es ist die Grundlage für die Auslegung aller drehmomentübertragenden Bauteile wie Wellen, Kupplungen, Getriebe und Befestigungselemente. Das Dauerdrehmoment eines Motors wird als Nenndrehmoment bezeichnet, das maximale Drehmoment vor dem Stillstand als Kippmoment — beide Kennwerte bestimmen die Leistungsgrenze des Antriebs.
Formeln
M = Drehmoment in Nm
F = Kraft in N
r = Hebelarm in m – senkrechter Abstand zwischen Wirkungslinie der Kraft und Drehachse
Greift die Kraft schräg an, zählt nur ihr senkrechter Anteil: M = F · l · sin α (l = Abstand Drehachse–Angriffspunkt, α = Winkel zwischen Kraft und dieser Linie). Aus Leistung und Drehzahl eines Antriebs: M = 9550 · P / n mit M in Nm, P in kW und n in min⁻¹.
Richtung und Kräftepaar
Das Drehmoment hat eine Richtung: Es wirkt um die Drehachse und wird als Vektor entlang dieser Achse dargestellt. Wohin er zeigt, sagt die Rechte-Hand-Regel: Krümmen sich die Finger der rechten Hand in Drehrichtung, weist der Daumen in Richtung des Drehmoments. In der Antriebstechnik genügen meist der Drehsinn (im oder gegen den Uhrzeigersinn) und der Betrag in Nm.
Ein Kräftepaar besteht aus zwei gleich großen, entgegengesetzt gerichteten Kräften, die parallel im Abstand a wirken – etwa zwei Hände am Lenkrad. In der Summe heben sich die Kräfte auf. Ein reines Kräftepaar beschleunigt einen Körper deshalb nicht geradlinig, sondern versetzt ihn nur in Drehung. Sein Moment M = F · a ist unabhängig davon, wo der Drehpunkt liegt. Eine Wellenkupplung überträgt im Idealfall genau so ein reines Drehmoment; Querkräfte auf die Lager entstehen zum Beispiel durch Zahneingriff, Riemenzug oder Wellenversatz.
Praxisrelevanz
Das Drehmoment ist bei der Auswahl von Elektromotoren, Getrieben und Kupplungen die wichtigste Kenngröße. Zu gering gewählte Komponenten können das erforderliche Drehmoment nicht übertragen und versagen vorzeitig. Über unseren Drehmoment-Rechner können Sie das erforderliche Drehmoment für Ihre Anwendung schnell ermitteln.
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