Píst je pracovní složkou motorů, kompresorů a čerpadel a je uložen uvnitř válce. Účel pístu se liší v závislosti na systému, jehož je součástí. Například v motoru, jako je motor automobilu, píst přenáší sílu z expanze plynu ve válci přes pístní tyč na klikový hřídel. Výpočet síly na píst je zásadní při rozhodování o tom, jak bude součást fungovat, jaké praktické použití bude mít a jak bude výsledný motor nebo kompresor fungovat. Výpočet je přímý, za předpokladu, že jednotky zůstanou ekvivalentní a budou zadány správné hodnoty přesně.
Změřte a zaznamenejte měřicí tlak (p) v newtonech na metr čtvereční (N / m2). Jednotka měření N / m2 se také nazývá pascal (Pa). U výstupního zdvihu bude tlak ekvivalentní normálnímu atmosférickému tlaku, který je standardní při 100 kPa.
Změřte průměr pístu s plným otvorem (d) v metrech (m) pomocí měřicí pásky nebo pravítka, v závislosti na velikosti vašeho nastavení otvoru pístu, a zaznamenejte výsledek.
Použijte průměr pístu s plným otvorem pro výpočet plochy plného otvoru (A) v metrech čtverečních (m2) dosazením hodnoty, kterou jste získali z měření průměru, do rovnice A = π d2 / 4. π, nebo pi, je konstantní hodnota používaná v matematice. Označuje poměr obvodu kteréhokoli kruhu k jeho průměru v prostoru a je vždy rovný přibližně 3,142. Při výpočtu plochy pístu tedy použijte tuto hodnotu jako hodnotu π v rovnici. Chcete-li to provést, změřte průměr svého pístu a srovnejte jej pomocí kalkulačky. Fungujícím příkladem by mohl být průměr 2,5 metru. To dává průměr na druhou 6,25 metrů čtverečních; na všech grafických kalkulačkách je tlačítko, na kterém je napsáno x2. Zadejte svůj průměr do kalkulačky a pomocí tohoto tlačítka vyhledejte druhou mocninu. Výslednou hodnotu vydělte 4. V našem příkladu je to 6,25, takže výsledek v našem případě je 1,563. Vynásobte to hodnotou π, 3,142 a odpověď je 4,909 m2. Toto je oblast otvoru (A).
Zadejte hodnoty získané z každého z těchto měření a výpočtů do hlavní rovnice F = pA, kde F je síla pístu (F) v newtonech (N), p je přetlak a A je plný otvor plocha. V našem příkladu by tedy jednočinný válec při atmosférickém tlaku pracoval na výstupním zdvihu požadovat následující výpočet pro zjištění síly pístu (F): 100 000 vynásobeno 4,909, což se rovná 490900 N.
Reference
- The Engineering Toolbox: Pneumatic Air Cylinders: Force Exerted
- University of Windsor: Pístový design
Tipy
- Používejte rovnice správně, abyste zajistili přesnou odpověď na svůj výpočet síly pístu. Například v rovnici F = pA musíte pamatovat na vynásobení hodnoty p hodnotou A. Nejsou přidávány, děleny ani odečítány. Místo toho jsou p a A umístěny vedle sebe v rovnici, což znamená, že jsou vynásobeny společně. Avšak v předběžném výpočtu plného průměru díry, zjištěném použitím rovnice A = πd2 / 4, existuje několik různých procesů k dosažení odpověď, která musí být provedena ve správném pořadí: d se nejdříve na druhou, hodnota d2 se poté vydělí 4 a výsledná hodnota se poté vynásobí 3.142.
Varování
- Buďte opatrní s jednotkami. Přestože je hodnota 100 kPa lépe zvládnutelná, musíte ji pro účely výpočtu rozšířit na celých 100 000 pascalů. Po získání výsledků jej můžete podle potřeby převést na menší hodnotu vydělením 1 000. Pravidlo jednotky platí také pro oblast. Někteří lidé pracují v metrech, někteří v centimetrech a někteří v milimetrech. Pokud v průběhu výpočtu zachováte stejnou volbu, bude výsledek přesný a škálovatelný, ale pokud v něm použijete různé jednotky různé části stejného výpočtu, dostanete špatnou odpověď podle několika faktorů, což znamená extra nebo méně nul, než byste měli mít.
o autorovi
Natasha Parks je profesionální spisovatelkou od roku 2001. Práce publikovala online a v knižním formátu pro „Thomson Reuters“, „World Patents Index“ a thomson.com. Specializuje se na fyziku, biologii, genetiku a výpočetní techniku, duševní zdraví, vztahy, rodinné krize a kariérní rozvoj. Vystudovala biofyziku na King's College v Londýně.