Et stempel er arbejdskomponenten i motorer, kompressorer og pumper og er anbragt inde i en cylinder. Formålet med stemplet varierer afhængigt af det system, som det er en del af. For eksempel overfører stempelet i en motor, såsom en bilmotor, kraft fra ekspanderende gas i cylinderen via stempelstangen til krumtapakslen. Beregning af et stempels kraft er afgørende, når man beslutter, hvordan komponenten fungerer, hvilke praktiske anvendelser den vil have, og hvordan den resulterende motor eller kompressor fungerer. Beregningen er ligetil, forudsat at enhederne forbliver ækvivalente, og de korrekte værdier indtastes nøjagtigt.
Mål og registrer målertrykket (p) i ton pr. Kvadratmeter (N / m2). N / m2-måleenheden kaldes også pascal (Pa). For udgangsslaget svarer trykket til normalt atmosfærisk tryk, hvilket er standard ved 100 kPa.
Mål den fulde boring stempeldiameter (d) i meter (m) ved hjælp af et målebånd eller lineal afhængigt af størrelsen på din stempelboring, og registrer resultatet.
Brug stempeldiameteren med fuld boring til at beregne fuldboringsarealet (A) i kvadratmeter (m2) ved at erstatte den værdi, du opnåede fra din diametermåling, i ligningen A = π d2 / 4. π, eller pi, er en konstant værdi, der bruges i matematik. Det angiver forholdet mellem en cirkels omkreds og dens diameter i rummet og er altid lig med cirka 3.142. Så når du beregner dit stempelareal, skal du bruge denne værdi som værdien af π i ligningen. For at gøre dette skal du tage målingen af din stempeldiameter og kvadratere den ved hjælp af en regnemaskine. Et fungerende eksempel ville være en diameter på 2,5 meter. Dette giver en kvadratdiameter på 6,25 kvadratmeter; der er en knap på alle grafiske regnemaskiner, som har x2 skrevet på. Indtast din diameter i lommeregneren, og brug derefter denne knap til at finde den kvadratiske værdi. Del den resulterende værdi med 4. I vores eksempel er det 6,25, så resultatet i vores tilfælde er 1,563. Multiplicer dette med værdien af π, 3.142, og svaret er 4.909 m2. Dette er boreområdet (A).
Indtast de opnåede værdier fra hver af disse målinger og beregninger i hovedligningen F = pA, hvor F er stempelkraften (F) i newtoner (N), p er måletrykket, og A er den fulde boring areal. Så i vores eksempel ville en enkeltvirkende cylinder ved atmosfærisk tryk, der arbejder på udgangsslaget, gøre det kræve følgende beregning for at fastslå stempelkraft (F): 100.000 ganget med 4.909, hvilket er lig med 490900 N.
Referencer
- Ingeniørværktøjskassen: Pneumatiske luftcylindre: Udøvet kraft
- University of Windsor: Stempeldesign
Tips
- Brug ligningerne korrekt for at sikre, at du får et nøjagtigt svar på din stempelkraftberegning. For eksempel skal du i F = pA-ligningen huske at gange værdien af p med værdien A. De tilføjes ikke, deles eller trækkes fra. I stedet er p og A placeret side om side i ligningen, hvilket betyder, at de ganges sammen. I den foreløbige beregning af fuld borediameter fundet ved anvendelse af ligningen A = πd2 / 4 er der imidlertid flere forskellige processer til opnåelse af en svar, der skal udføres i den rigtige rækkefølge: d kvadreres først, værdien af d2 divideres derefter med 4, og den resulterende værdi multipliceres derefter med 3.142.
Advarsler
- Pas på enheder. Selvom 100 kPa er en mere håndterbar værdi, skal du udvide den til de fulde 100.000 pascal med henblik på beregningen. Efter at resultaterne er opnået, kan du derefter gendanne det til en mindre værdi, hvis du ønsker det, ved at dividere det med 1.000. Enhedsreglen gælder også for området. Nogle mennesker arbejder i meter, andre i centimeter og andre i millimeter. Forudsat at du opretholder det samme valg under hele beregningen, vil resultatet være nøjagtigt og skalerbart, men hvis du bruger forskellige enheder i forskellige dele af den samme beregning, får du det forkerte svar ved flere faktorer, hvilket betyder ekstra eller færre nuller, end du burde har.
Om forfatteren
Natasha Parks har været en professionel forfatter siden 2001 med arbejde udgivet online og i bogformat til "Thomson Reuters", "World Patents Index" og thomson.com. Hendes ekspertiseområder er varierede og inkluderer fysik, biologi, genetik og computing, mental sundhed, forhold, familiekriser og karriereudvikling. Hun har en Bachelor of Science i biofysik fra King's College, London.