Дюйм-фунт

Формальное определение

Дюйм-фунт (обозначение: in·lbf или in·lb) — единица крутящего момента (и реже энергии) в имперской и американской обычной системах. Один дюйм-фунт — крутящий момент, создаваемый силой в один фунт-силу, действующей на перпендикулярном расстоянии одного дюйма от оси вращения. Один дюйм-фунт равен точно 1/12 фут-фунта, поскольку в футе 12 дюймов. В единицах СИ один дюйм-фунт равен приблизительно 0,112985 ньютон-метра.

Дюйм-фунт используется преимущественно для задач с низким крутящим моментом, где фут-фунты давали бы неудобно малые десятичные числа. Крепёж, требующий 2,5 фут-фунта момента, удобнее выражается как 30 дюйм-фунтов. Это делает дюйм-фунты предпочтительной единицей для точного крепежа мелких болтов, винтов и электронных компонентов.

Область точного крепежа

Если фут-фунт — рабочая единица момента для автомобилей и тяжёлой техники, то дюйм-фунт доминирует в точных и лёгких применениях: сборка электроники, обслуживание малых двигателей, велосипедные компоненты, оружейные принадлежности и аэрокосмический крепёж. Динамометрические отвёртки и малые динамометрические ключи на американском рынке почти всегда откалиброваны в дюйм-фунтах.

Составные слова

Термин «дюйм-фунт» объединяет «дюйм» — от латинского «uncia» (одна двенадцатая, как 1/12 фута) — и «фунт» от латинского «libra pondo» (фунт по массе). Полное техническое название — «дюйм-фунт-сила» (in·lbf), отличающее его от «дюйм-паундала» (in·pdl), который практически не используется.

Условия записи

В неформальном американском английском единица часто записывается как «inch-pounds», «in-lbs» или «in·lbs». Технические стандарты (ASME, SAE, ASTM) обычно используют «lbf·in» (фунт-сила-дюйм) с единицей силы на первом месте. Однако «in·lbf» и «in·lb» одинаково распространены и общепонятны.

Развитие как субъединица крутящего момента

Дюйм-фунт естественно развился как подразделение фут-фунта для задач, требующих более тонкого разрешения момента. По мере усложнения и повышения точности механических устройств в ходе промышленной революции и далее инженерам потребовалась меньшая единица момента для деликатных сборок. Дюйм-фунт — точно 1/12 фут-фунта — обеспечил это разрешение.

Дюйм-фунт стал особенно важен с ростом аэрокосмической и электронной промышленности в середине XX века. Сборка самолётов требовала точного контроля момента на тысячах мелких крепёжных элементов. Военные спецификации (MIL-SPEC) с 1940-х годов активно ссылались на значения крутящего момента в дюйм-фунтах.

Современная стандартизация

Сегодня дюйм-фунт стандартизирован через спецификации ASME, SAE и ASTM. Производители инструмента калибруют прецизионные приборы в дюйм-фунтах для американского рынка и в ньютон-метрах (или ньютон-сантиметрах) для международного.

Сосуществование с метрикой

На мировом рынке дюйм-фунт сосуществует с ньютон-сантиметром (Н·см) и миллиньютон-метром (мН·м) для задач с низким крутящим моментом. Европейские и азиатские производители указывают момент мелкого крепежа в Н·см или Н·м, американские — в дюйм-фунтах.

Электроника и сборка компьютеров

Винты крепления печатных плат, стоечное оборудование и электронные корпуса обычно требуют моментов затяжки 3–10 дюйм-фунтов. Винты серверных стоек — обычно 6–8 in·lbf. Винты крепления жёстких дисков — около 6 in·lbf. Чрезмерный момент на электронном крепеже может расколоть печатную плату или сорвать резьбу.

Оружейные принадлежности

Оружейная промышленность широко использует дюйм-фунты для установки оптики, крепления аксессуаров и затяжки винтов затворной группы. Винты колец оптического прицела обычно требуют 15–25 in·lbf, винты базы — 20–30 in·lbf, винты затворной группы — 25–65 in·lbf.

Велосипедные компоненты

Современная сборка велосипедов в значительной мере опирается на спецификации момента в дюйм-фунтах (и Н·м), особенно для компонентов из углеродного волокна. Болты зажима руля: 40–55 in·lbf, болты выноса: 44–53 in·lbf, зажим подседельного штыря: 35–60 in·lbf. Превышение момента на карбоновых деталях может привести к катастрофическому разрушению.

Авиация

Руководства по техническому обслуживанию воздушных судов указывают момент затяжки мелких крепёжных элементов в дюйм-фунтах. Винты приборных панелей, крепления авионики и панели доступа — все имеют спецификации в дюйм-фунтах.

Использование динамометрической отвёртки

Динамометрические отвёртки — малые инструменты, которые щёлкают или проскальзывают при заданном моменте — калибруются в дюйм-фунтах для американского рынка. Эти инструменты необходимы при работе с точным оборудованием: оружием, велосипедами, электроникой, автомобильными датчиками. Качественная регулируемая динамометрическая отвёртка охватывает диапазон 10–80 in·lbf.

Домашняя электроника

При монтаже кронштейна для телевизора, установке потолочного вентилятора или сборке мебели с машинными винтами соблюдение спецификаций момента предотвращает срыв резьбы и поломку деталей.

Обслуживание малых двигателей

Малые двигатели газонокосилок, бензопил и триммеров имеют множество крепежей со спецификациями момента в дюйм-фунтах. Болты крепления карбюратора, винты клапанной крышки, болты корпуса воздушного фильтра — обычно 25–70 in·lbf.

Сантехника и HVAC

Малые компрессионные фитинги, винты термостатов и крепёж регулирующих клапанов в сантехнике и системах HVAC часто имеют спецификации в дюйм-фунтах. Фитинги холодильного агента, в частности, должны затягиваться до точных значений момента для предотвращения утечек.

Прецизионные измерения

В метрологии и прецизионном приборостроении измерения момента в дюйм-фунтах распространены при калибровке чувствительного оборудования. Предварительный натяг подшипников в прецизионных шпинделях, зажим оптических опор и сборка научных приборов — всё включает спецификации в дюйм-фунтах.

Испытания материалов

Малоамасштабные испытания материалов на кручение — тонких проволок, волокон и микрокомпонентов — используют измерения момента в дюйм-фунтовом диапазоне.

Медицинские устройства

Абатменты дентальных имплантатов затягиваются до определённых значений момента, обычно 20–35 Н·см (около 18–31 in·lbf). Ортопедические костные винты требуют 10–30 in·lbf момента введения.