Ein Kolben ist die Arbeitskomponente von Motoren, Kompressoren und Pumpen und ist in einem Zylinder untergebracht. Der Zweck des Kolbens variiert je nach System, zu dem er gehört. In einem Motor, beispielsweise einem Automotor, überträgt der Kolben beispielsweise die Kraft von expandierendem Gas im Zylinder über die Kolbenstange auf die Kurbelwelle. Die Berechnung der Kraft eines Kolbens ist entscheidend für die Entscheidung, wie das Bauteil funktioniert, welchen praktischen Nutzen es hat und wie der resultierende Motor oder Kompressor funktionieren wird. Die Berechnung ist einfach, vorausgesetzt, die Einheiten bleiben gleich und die korrekten Werte werden korrekt eingegeben.
Messen und notieren Sie den Überdruck (p) in Newton pro Quadratmeter (N/m2). Die Maßeinheit N/m2 wird auch Pascal (Pa) genannt. Für den Ausgangshub entspricht der Druck dem normalen atmosphärischen Druck, der standardmäßig bei 100 kPa liegt.
Messen Sie den vollen Kolbendurchmesser (d) in Metern (m) mit einem Maßband oder Lineal, je nach Größe Ihrer Kolbenbohrung und notieren Sie das Ergebnis.
Verwenden Sie den Kolbendurchmesser mit vollem Durchgang, um die Fläche mit vollem Durchgang (A) in Quadratmetern (m2) zu berechnen, indem Sie den Wert, den Sie aus Ihrer Durchmessermessung erhalten haben, in die Gleichung A = π d2/4 einsetzen. π oder pi ist ein konstanter Wert, der in der Mathematik verwendet wird. Es bezeichnet das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser im Raum und beträgt immer ungefähr 3,142. Verwenden Sie also bei der Berechnung Ihrer Kolbenfläche diesen Wert als Wert von π in der Gleichung. Messen Sie dazu Ihren Kolbendurchmesser und quadrieren Sie ihn mit einem Taschenrechner. Ein funktionierendes Beispiel wäre ein Durchmesser von 2,5 Metern. Dies ergibt einen Durchmesser zum Quadrat von 6,25 Quadratmetern; Auf allen grafischen Taschenrechnern gibt es eine Schaltfläche, auf der x2 steht. Geben Sie Ihren Durchmesser in den Rechner ein und verwenden Sie dann diese Schaltfläche, um den quadrierten Wert zu ermitteln. Teilen Sie den resultierenden Wert durch 4. In unserem Beispiel ist es 6,25, also ist das Ergebnis in unserem Fall 1,563. Multiplizieren Sie dies mit dem Wert von π, 3,142, und das Ergebnis ist 4,909 m2. Dies ist der Bohrungsbereich (A).
Geben Sie die aus jeder dieser Messungen und Berechnungen erhaltenen Werte in die Hauptgleichung ein F = pA, wobei F die Kolbenkraft (F) in Newton (N), p der Überdruck und A der volle Durchgang ist Bereich. In unserem Beispiel würde also ein einfach wirkender Zylinder bei Atmosphärendruck, der auf den Ausgangshub arbeitet, erfordern die folgende Berechnung, um die Kolbenkraft (F) zu ermitteln: 100.000 multipliziert mit 4.909, das entspricht 490900 N.
Verweise
- Die Engineering Toolbox: Pneumatische Druckluftzylinder: Kraft ausgeübt
- University of Windsor: Kolbendesign
Tipps
- Verwenden Sie die Gleichungen richtig, um sicherzustellen, dass Sie eine genaue Antwort auf Ihre Kolbenkraftberechnung erhalten. In der Gleichung F = pA müssen Sie beispielsweise daran denken, den Wert von p mit dem Wert von A zu multiplizieren. Sie werden nicht addiert, geteilt oder abgezogen. Stattdessen stehen p und A in der Gleichung nebeneinander, was bedeutet, dass sie miteinander multipliziert werden. Bei der vorläufigen Berechnung des vollen Bohrungsdurchmessers, die durch Anwendung der Gleichung A = πd2/4 ermittelt wird, gibt es jedoch mehrere verschiedene Verfahren zum Erreichen eines Antwort, die in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden muss: d wird zuerst quadriert, der Wert von d2 wird dann durch 4 geteilt und der resultierende Wert wird dann mit. multipliziert 3.142.
Warnungen
- Vorsicht bei Einheiten. Obwohl 100 kPa ein überschaubarerer Wert ist, müssen Sie ihn für die Berechnung auf die vollen 100.000 Pascal erweitern. Nachdem Sie die Ergebnisse erhalten haben, können Sie sie bei Bedarf wieder auf einen kleineren Wert umrechnen, indem Sie sie durch 1.000 teilen. Die Einheitenregel gilt auch für das Gebiet. Manche Leute arbeiten in Metern, manche in Zentimetern und manche in Millimetern. Vorausgesetzt, Sie behalten während der gesamten Berechnung dieselbe Auswahl bei, ist das Ergebnis genau und skalierbar, aber wenn Sie verschiedene Einheiten in units verschiedene Teile derselben Berechnung, erhalten Sie aufgrund mehrerer Faktoren die falsche Antwort, d. h. zusätzliche oder weniger Nullen, als Sie sollten haben.
Über den Autor
Natasha Parks ist seit 2001 als professionelle Autorin tätig. Ihre Arbeiten wurden online und in Buchform für "Thomson Reuters", den "World Patents Index" und thomson.com veröffentlicht. Ihre Fachgebiete sind vielfältig und umfassen Physik, Biologie, Genetik und Informatik, psychische Gesundheit, Beziehungen, Familienkrisen und Karriereentwicklung. Sie hat einen Bachelor of Science in Biophysik vom King's College in London.
