Como calcular os requisitos de torque das dobradiças | Fórmula + Exemplos

A especificação de uma dobradiça de binário começa com um número: o binário de retenção de que a sua aplicação necessita. Se o fizer corretamente, o painel mantém-se exatamente onde o utilizador o deixa durante toda a vida útil do produto. Se o fizer mal, o painel fecha-se com o seu próprio peso ou fica rígido e difícil de mover. Este guia mostra-lhe como calcular o binário necessário em cinco passos, com três exemplos práticos e os factores de segurança que os engenheiros experientes aplicam.

Este artigo faz parte do nosso guia completo guia da dobradiça de binário. Se precisar de uma atualização sobre o que são dobradiças de binário e como funcionam, comece com a nossa visão geral de o que é uma dobradiça de torção.

A resposta em 30 segundos
Binário necessário = peso do painel (kg) × 9,81 × distância do centro de gravidade (m) × fator de segurança. Isto dá o binário de retenção em newton-metros (N-m) necessário para manter o painel na sua pior posição, normalmente horizontal. Para um painel de 2 kg com o seu centro de gravidade a 100 mm do eixo da dobradiça: 2 × 9,81 × 0,1 = 1,96 N-m. Com um fator de segurança de 1,5 ×, o binário de retenção necessário é de aproximadamente 3 N-m. Se duas dobradiças partilharem a carga, dividir o resultado por dois para estimar o binário necessário por dobradiça.

Prefere saltar a matemática?
Utilize o nosso calculador de binário para dobradiças. Introduza o peso do seu painel, a distância do centro de gravidade, o número de dobradiças e o fator de segurança para obter o binário de retenção necessário por dobradiça.

A Física: Porquê o binário e não apenas o peso

Um erro comum é dimensionar uma dobradiça apenas com base no peso do painel. O peso é importante, mas o que a dobradiça realmente resiste é binário - a força de rotação criada por esse peso actuando a uma distância do pivô. Um painel leve montado longe do eixo da dobradiça pode exigir mais binário do que um painel pesado montado perto dele.

O binário é o produto da força e da distância. A força é o peso do painel actuando através da gravidade. A distância - chamada de braço de momento - é medida a partir do eixo de rotação da dobradiça até o centro de gravidade do painel, medido horizontalmente quando o painel está em sua pior posição. Quanto mais longe o centro de gravidade estiver do eixo, mais torque a dobradiça deve resistir para manter a posição.

Unidades: N-m e kgf-cm

O binário é mais frequentemente especificado em newton-metros (N-m). Alguns catálogos utilizam quilogramas-força-centímetros (kgf-cm), particularmente na Ásia. A conversão é simples: 1 N-m equivale a aproximadamente 10,2 kgf-cm. Os valores de torque do catálogo HSP são especificados em N-m, com modelos disponíveis de 0,1 N-m para mini dobradiças até 25 N-m para dobradiças de torque ajustável para serviços pesados.

A fórmula, passo a passo

Diagrama de braço de momento de articulação de binário com a fórmula T = peso do painel × 9,81 × distância d

Aqui está o processo de cálculo completo. Trabalhe nele uma vez com os seus próprios números e a seleção do binário torna-se uma decisão de engenharia repetível e defensável em vez de uma suposição.

Medir o peso do painel (W). Pese o painel, a tampa ou o ecrã que a dobradiça irá transportar, incluindo tudo o que estiver montado - um ecrã, cabos, acessórios ou uma cobertura. Utilize a configuração realista mais pesada. Resultado em quilogramas.
Encontre a distância do centro de gravidade (d). Medir horizontalmente a partir do eixo de rotação da dobradiça até ao centro de gravidade do painel, na posição em que a gravidade cria o maior binário. Para um painel plano uniforme, o centro de gravidade está no seu centro geométrico. Resultado em metros.
Calcular o binário de retenção estático (T). Multiplica-se: T = W × 9,81 × d. O 9,81 converte a massa em força gravitacional. Resultado em newton-metros.
Aplicar um fator de segurança. Multiplique o torque estático por 1,5 para aplicações normais, ou por 2 para aplicações de alto ciclo, alta vibração ou de segurança crítica. Isso leva em conta a perda de retenção de torque durante a vida útil da dobradiça e a variação de carga no mundo real.
Dividir por várias dobradiças, se forem utilizadas. Se o painel utilizar duas dobradiças, cada uma carrega cerca de metade da carga. Divida o binário total necessário pelo número de dobradiças para estimar o binário necessário por dobradiça.

Três exemplos práticos

A fórmula é mais clara quando aplicada a casos reais. Aqui estão três exemplos de diferentes gamas de carga e sectores.

Exemplos de seleção de dobradiças de binário para ecrã de computador portátil, painel de controlo HMI e ecrã de quiosque com cálculos de carga leve, média e pesada

Exemplo 1 - Ecrã de computador portátil ou de tablet (carga ligeira)

Um ecrã dobrável pesa 0,4 kg, com o seu centro de gravidade a 150 mm (0,15 m) do eixo da dobradiça quando aberto.

Binário estático: 0.4 × 9.81 × 0.15 = 0,59 N-m
Com fator de segurança 1,5×: 0,59 × 1,5 = 0,88 N-m
Entre duas dobradiças: cerca de 0,45 N-m por dobradiça
Seleção: uma dobradiça de binário mini ou constante no intervalo de 0,5-1,0 N-m por dobradiça. Isso se encaixa bem dentro dos gama de dobradiças de mini-torque, que oferece uma resolução tão fina como 0,1 N-m.

Exemplo 2 - Painel de controlo HMI industrial (carga média)

Um painel de controlo do operador pesa 3 kg, com o seu centro de gravidade a 200 mm (0,2 m) do eixo da dobradiça. É aberto e fechado muitas vezes por turno, pelo que se trata de uma aplicação de ciclo elevado.

Binário estático: 3 × 9.81 × 0.2 = 5,89 N-m
Com fator de segurança 2× para utilização em ciclos elevados: 5.89 × 2 = 11,8 N-m
Entre duas dobradiças: cerca de 5,9 N-m por dobradiça
Seleção: uma dobradiça de binário ajustável com um binário de cerca de 5-6 N-m por dobradiça. Uma dobradiça de binário ajustável é a opção correta, pois permite ao operador afinar a sensação após a instalação, à medida que a carga do painel ou as preferências se alteram.

Exemplo 3 - Ecrã rotativo de quiosque self-service (carga mais pesada)

Um conjunto de ecrã de quiosque pesa 5 kg, com o seu centro de gravidade a 300 mm (0,3 m) do eixo de rotação. Roda para visualização do cliente e do operador e deve aguentar qualquer ângulo.

Binário estático: 5 × 9.81 × 0.3 = 14,7 N-m
Com fator de segurança 1,5×: 14,7 × 1,5 = 22,1 N-m
Entre duas dobradiças: cerca de 11 N-m por dobradiça
Seleção: a este nível, o requisito aproxima-se do topo da gama de binário padrão, pelo que a distribuição da carga por duas dobradiças ou a especificação de uma unidade de binário elevado personalizada é a via prática. A dobradiça de torção giratória adapta-se ao movimento rotativo, e a HSP pode desenvolver valores de binário personalizados até 25 N-m para aplicações neste extremo da gama.

Seleção do fator de segurança adequado

O fator de segurança não é um enchimento. É responsável por efeitos reais de engenharia que corroem o binário de retenção ao longo do tempo e das condições de funcionamento. Escolher bem o fator de segurança é a diferença entre uma dobradiça que se mantém durante toda a vida útil do produto e uma que se desvia ao fim de um ano.

Tipo de aplicação	Fator de segurança sugerido	Porquê
Baixa utilização, interior, temperatura estável	1.5×	Espera-se um desvio mínimo de binário ao longo da vida útil
Ciclo elevado, muitos movimentos por dia	2×	As superfícies de fricção desgastam-se; o binário diminui gradualmente
Ambiente vibratório, como máquinas ou veículos	2×	A vibração pode deslocar um painel para fora da sua posição
Ampla variação de temperatura	2×	As alterações da viscosidade do lubrificante afectam o binário
Aplicação de segurança crítica em que o painel não pode cair	2× ou superior	As consequências da deriva são graves

Erros comuns a evitar

Dimensionamento por peso, ignorando a distância. O braço de momento é tão importante como o peso. Um painel leve num braço longo pode necessitar de mais binário do que um painel pesado montado perto.
Esquecer o fator de segurança. O dimensionamento para o binário estático exato não deixa margem para a perda de binário que cada dobradiça de fricção sofre ao longo do seu ciclo de vida.
Ignorando a massa adicionada. Os cabos, uma revisão mais pesada do ecrã ou acessórios adicionados posteriormente aumentam a carga. Dimensione para a configuração realista mais pesada.
Binário excessivamente especificado. Um binário de aperto demasiado elevado torna o painel rígido e difícil de deslocar, e pode provocar tensão nos pontos de montagem. O objetivo é o valor calculado mais o fator de segurança, não o binário mais elevado disponível.
Partindo do princípio de que uma dobradiça transporta tudo. A maioria dos painéis utiliza duas ou mais dobradiças. Divida a carga, mas tenha também em conta a abertura irregular, o alinhamento e a rigidez da montagem.

Lista de verificação de seleção de dobradiças de torque

Antes de escolher um modelo de dobradiça, utilize engenharia de aplicações de dobradiças de torque para confirmar os requisitos mecânicos e ambientais abaixo indicados. Esta lista de verificação ajuda a evitar a escolha de dobradiças demasiado pequenas, demasiado grandes ou inadequadas.

Peso do painel, incluindo ecrãs, coberturas, cabos, pegas e acessórios
Distância do eixo da dobradiça ao centro de gravidade
Posição de retenção no pior dos casos e ângulo de abertura necessário
Número de dobradiças que partilham a carga
Fator de segurança necessário com base no ciclo de vida, vibração e temperatura
Material e tratamento de superfície para o ambiente de funcionamento
Espaço de montagem, padrão de parafusos, espessura do painel e rigidez do suporte
Quer a aplicação necessite de um binário fixo, de um binário ajustável, de um posicionamento de retenção ou de um movimento giratório de 360°
Se a dobradiça tem de suportar ajustes no terreno, passagem de cabos, montagem oculta ou valores de binário personalizados

Quando utilizar dobradiças múltiplas

A distribuição da carga por várias dobradiças é comum para painéis com mais de 1-2 kg, ou painéis mais largos do que altos. Duas dobradiças partilham a exigência de binário e melhoram a estabilidade do alinhamento; três ou mais podem ser utilizadas para portas longas ou pesadas. Ao utilizar várias dobradiças, divida o binário total necessário pelo número de dobradiças para estimar a classificação por dobradiça, mas deixe uma margem para a partilha desigual da carga, tolerâncias de montagem e flexão do painel.

Perguntas mais frequentes

E se o meu binário calculado se situar entre dois valores de catálogo?

Arredondar para cima para o próximo valor de binário disponível, não para baixo. Um binário ligeiramente superior significa que o painel se mantém seguro; o arredondamento para baixo corre o risco de se desviar ao longo da vida útil da dobradiça, uma vez que o binário diminui naturalmente. Se a folga for grande, uma dobradiça de binário ajustável permite-lhe afinar a força de retenção exacta após a instalação.

Posso especificar um binário demasiado elevado?

Sim. Um binário de aperto excessivo torna o painel rígido e difícil de mover, pode causar fadiga no utilizador em aplicações de utilização intensiva e coloca uma tensão adicional nos pontos de montagem e no próprio painel. Procure o seu binário estático calculado multiplicado pelo fator de segurança adequado, em vez de escolher simplesmente o binário mais elevado disponível.

Como é que a temperatura afecta o binário de que necessito?

A temperatura não altera o binário que o seu painel exige, mas pode alterar o binário que uma dobradiça fornece, porque a viscosidade do lubrificante muda com a temperatura. Para aplicações abaixo de -10°C ou acima de 70°C, especifique um lubrificante com classificação de temperatura e aplique um fator de segurança de 2× para permitir esta variação.

Qual é a diferença entre binário estático e dinâmico?

O binário estático é a força necessária para manter um painel estacionário num ângulo. Este é o resultado do cálculo efectuado neste guia. O binário dinâmico é a força sentida ao mover o painel. Para a maioria das aplicações de fixação de posição, o dimensionamento para o binário de fixação estático com um fator de segurança é a abordagem correta.

Devo dividir o binário se utilizar duas dobradiças?

Sim. Duas dobradiças partilham a carga, pelo que cada uma suporta cerca de metade do binário total necessário. No entanto, especifique cada dobradiça com margem suficiente para uma partilha de carga imperfeita, flexão do painel e abertura irregular. Muitos painéis com mais de 1-2 kg utilizam, pelo menos, duas dobradiças para garantir a estabilidade.

O cálculo define o binário de retenção pretendido, mas a dobradiça fornecida ainda necessita de verificação física. Utilize um método controlado para medir o binário real da dobradiça sob a direção, o ângulo, a velocidade, o tempo de permanência e a temperatura especificados.

Precisa de ajuda para selecionar a dobradiça de binário correta?
Envie-nos o peso do seu painel, a distância do centro de gravidade, o ângulo de abertura e o ambiente de funcionamento, e a nossa equipa de engenharia recomendará um modelo adequado - ou desenvolverá um valor de binário personalizado de 0,1 a 25 N-m. Navegue pelo nosso catálogo de dobradiças de torque ou contactar os nossos engenheiros. Amostras em 10 dias úteis, MOQ a partir de 1.000 unidades.