المكبس هو مكون العمل للمحركات والضواغط والمضخات ويتم وضعه داخل أسطوانة. يختلف الغرض من المكبس حسب النظام الذي هو جزء منه. على سبيل المثال ، في المحرك ، مثل محرك السيارة ، ينقل المكبس القوة من تمدد الغاز في الأسطوانة عبر قضيب المكبس إلى العمود المرفقي. يعد حساب قوة المكبس أمرًا بالغ الأهمية عند تحديد كيفية عمل المكون ، وما هي الاستخدامات العملية التي سيحصل عليها وكيف سيعمل المحرك أو الضاغط الناتج. يكون الحساب مباشرًا ، بشرط أن تظل الوحدات متساوية ويتم إدخال القيم الصحيحة بدقة.
قم بقياس وتسجيل ضغط المقياس (ع) بالنيوتن لكل متر مربع (N / m2). تسمى وحدة القياس N / m2 أيضًا باسكال (Pa). بالنسبة لشوط الإخراج ، سيكون الضغط مساويًا للضغط الجوي العادي ، والذي يكون قياسيًا عند 100 كيلو باسكال.
قم بقياس قطر التجويف الكامل للمكبس (د) بالأمتار (م) باستخدام شريط قياس أو مسطرة ، اعتمادًا على حجم إعداد تجويف المكبس ، وسجل النتيجة.
استخدم قطر كباس التجويف الكامل لحساب مساحة التجويف الكاملة (أ) بالمتر المربع (م 2) عن طريق استبدال القيمة التي حصلت عليها من قياس القطر في المعادلة أ = π د 2/4. π ، أو pi ، هي قيمة ثابتة مستخدمة في الرياضيات. يشير إلى نسبة محيط أي دائرة إلى قطرها في الفضاء ويساوي دائمًا 3.142 تقريبًا. لذلك ، عند حساب مساحة المكبس ، استخدم هذه القيمة كقيمة π في المعادلة. للقيام بذلك ، قم بقياس قطر المكبس وقم بتربيعه باستخدام آلة حاسبة. مثال عملي سيكون قطره 2.5 متر. وهذا يعطي قطرًا مربعًا يبلغ 6.25 مترًا مربعًا ؛ يوجد زر على جميع الآلات الحاسبة الرسومية مكتوب عليه x2. اكتب قطرك في الآلة الحاسبة ، ثم استخدم هذا الزر للعثور على القيمة التربيعية. قسّم القيمة الناتجة على 4. في مثالنا ، تساوي 6.25 ، وبالتالي فإن النتيجة في حالتنا هي 1.563. اضرب هذا في قيمة π ، 3.142 ، والإجابة هي 4.909 م 2. هذه هي منطقة التجويف (أ).
أدخل القيم التي تم الحصول عليها من كل من هذه القياسات والحسابات في المعادلة الرئيسية F = pA ، حيث F هي قوة المكبس (F) بالنيوتن (N) ، p هي مقياس الضغط و A هي التجويف الكامل منطقة. إذن ، في مثالنا ، أسطوانة واحدة تعمل تحت الضغط الجوي ، تعمل على شوط الإخراج ، ستفعل تتطلب الحساب التالي للتأكد من قوة المكبس (F): 100000 مضروبًا في 4.909 ، وهو ما يساوي 490900 ن.
مراجع
- صندوق الأدوات الهندسي: أسطوانات الهواء الهوائية: القوة التي تمارس
- جامعة وندسور: تصميم المكبس
نصائح
- استخدم المعادلات بشكل صحيح للتأكد من حصولك على إجابة دقيقة لحساب قوة المكبس. على سبيل المثال ، في معادلة F = pA ، يجب أن تتذكر ضرب قيمة p في قيمة A. لا يتم جمعها أو تقسيمها أو طرحها. بدلاً من ذلك ، يقع p و A جنبًا إلى جنب في المعادلة ، مما يعني أنهما مضروبا معًا. ومع ذلك ، في الحساب الأولي لقطر التجويف الكامل ، الذي تم العثور عليه من خلال تطبيق المعادلة A = πd2 / 4 ، هناك العديد من العمليات المختلفة لتحقيق الإجابة التي يجب تنفيذها بالترتيب الصحيح: d تربيع أولاً ، ثم تُقسَّم قيمة d2 على 4 ثم تُضرب القيمة الناتجة في 3.142.
تحذيرات
- اعتني بالوحدات. على الرغم من أن 100 كيلو باسكال قيمة يمكن التحكم فيها بشكل أكبر ، إلا أنه يجب عليك توسيعها إلى 100000 باسكال بالكامل لأغراض الحساب. بعد الحصول على النتائج ، يمكنك إعادة تحويلها إلى قيمة أصغر إذا كنت ترغب في ذلك ، وذلك بقسمتها على 1000. تنطبق قاعدة الوحدة أيضًا على المنطقة. يعمل بعض الأشخاص بالمتر ، وبعضهم بالسنتيمتر والبعض الآخر بالمليمترات. شريطة أن تحافظ على نفس الاختيار طوال العملية الحسابية ، ستكون النتيجة دقيقة وقابلة للتطوير ، ولكن إذا كنت تستخدم وحدات مختلفة في أجزاء مختلفة من نفس العملية الحسابية ، ستحصل على إجابة خاطئة من خلال عدة عوامل ، مما يعني وجود أصفار إضافية أو أقل مما يجب لديك.
عن المؤلف
كانت ناتاشا باركس كاتبة محترفة منذ عام 2001 ونشرت أعمالها على الإنترنت وفي شكل كتاب لـ "Thomson Reuters" و "World Patents Index" و thomson.com تتنوع مجالات خبرتها وتشمل الفيزياء وعلم الأحياء وعلم الوراثة والحوسبة والصحة العقلية والعلاقات والأزمات الأسرية والتطوير الوظيفي. وهي حاصلة على بكالوريوس العلوم في الفيزياء الحيوية من King's College بلندن.