Das Drehmoment ist eine physikalische Größe, die die Drehwirkung einer Kraft auf einen Körper beschreibt. In der klassischen Mechanik spielt es für Drehbewegungen die gleiche Rolle wie die Kraft für geradlinige Bewegungen. Die international verwendete Maßeinheit ist der Newtonmeter (Nm). Als Formelzeichen ist M üblich, bei Verwechselungsgefahr wird auch τ verwendet.

Definition und Grundlagen

Das Drehmoment ergibt sich aus dem Produkt von Kraft und Hebelarm. Die Grundformel lautet: M = F × r, wobei F die angreifende Kraft in Newton darstellt und r den senkrechten Abstand zwischen Kraftangriffspunkt und Drehachse in Metern angibt. Das resultierende Drehmoment wird in Newtonmeter angegeben.

Ein praxisnahes Beispiel: Wird mit einem 0,3 Meter langen Schraubenschlüssel eine Kraft von 50 Newton ausgeübt, ergibt sich ein Drehmoment von 15 Nm. Je länger der Hebelarm, desto größer das Drehmoment bei gleicher Kraftaufwendung. Dieses Prinzip nutzen Baumaschinen-Konstrukteure systematisch aus – etwa beim Ausleger eines Baggers oder bei der Dimensionierung von Antriebswellen.

Drehmoment bei Baumaschinen-Antrieben

Bei Motoren bestimmt das auf die Antriebswelle wirkende Drehmoment zusammen mit der Drehzahl die abgegebene mechanische Leistung. Verbrennungsmotoren, Elektromotoren und Hydraulikmotoren unterscheiden sich deutlich in ihrem Drehmoment-Verhalten. Verbrennungsmotoren erreichen ihr Spitzendrehmoment in einem bestimmten Drehzahlbereich. Hydraulikmotoren zeichnen sich durch ein konstant hohes Drehmoment über einen weiten Drehzahlbereich aus, was sie für Anbaugeräte wie Hydraulikhämmer besonders geeignet macht.

Bedeutung für Schraubverbindungen

Beim Anziehen einer Schraube spielt das Drehmoment eine entscheidende Rolle. Es bestimmt, wie stark eine Schraube vorgespannt wird – also wie groß die Klemmkraft ist, die zwei Bauteile zusammenhält. Ein zu geringes Drehmoment kann dazu führen, dass sich die Verbindung löst; ein zu hohes Drehmoment kann das Gewinde oder die Schraube beschädigen. In der Praxis werden Drehmomentschlüssel eingesetzt, um das vorgegebene Anzugsdrehmoment exakt einzuhalten.

Das erforderliche Drehmoment hängt ab von Schraubengröße, Festigkeitsklasse und dem Reibwert zwischen Gewinde und Auflagefläche. Bei geölten oder beschichteten Schrauben reduziert sich der Reibwert, was auch das Anzugsdrehmoment verringert, um Überdrehen oder plastisches Verformen zu vermeiden.

Arten von Drehmomenten

In der Mechanik wird zwischen verschiedenen Drehmoment-Arten unterschieden: Drehmoment einer Kraft bezüglich eines Punktes, Drehmoment einer Kraft bezüglich einer Achse und Drehmoment eines Kräftepaares. In der Baumaschinentechnik spielt zudem die Unterscheidung zwischen Biegemoment und Torsionsmoment eine Rolle. Ein Drehmoment, das einen Balken der Länge nach verbiegt, wird Biegemoment genannt. Ein Drehmoment, das einen Balken verwindet, ist dagegen ein Torsionsmoment. Diese Belastungen treten beispielsweise beim Kranausleger oder beim Löffelstiel eines Baggers auf.

Messung des Drehmoments in der Praxis

Die Messung des Drehmoments erfolgt unterschiedlich, je nachdem ob der Körper ruht oder sich dreht. Bei ruhenden Körpern wird häufig mit Hebelarm und Kraftmessung gearbeitet. Bei drehenden Körpern – etwa an Antriebswellen von Baumaschinen – kommen spezielle Messmethoden zum Einsatz.

Praxisbeispiel: Drehmoment beim Schraubenanzug

Eine M10-Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 benötigt je nach Schmierung ein Anzugsdrehmoment von etwa 47 bis 50 Nm. Bei sicherheitsrelevanten Befestigungen – etwa an Anbaugeräten oder Fahrwerkskomponenten – sind stets die Herstellerangaben oder Normtabellen heranzuziehen, da sie auf genormten Prüfungen basieren. Für Anwendungen mit Bolzen