Ένα έμβολο είναι το λειτουργικό συστατικό των κινητήρων, των συμπιεστών και των αντλιών και στεγάζεται μέσα σε έναν κύλινδρο. Ο σκοπός του εμβόλου ποικίλλει ανάλογα με το σύστημα στο οποίο ανήκει. Για παράδειγμα, σε έναν κινητήρα, όπως ένας κινητήρας αυτοκινήτου, το έμβολο μεταφέρει δύναμη από το διογκούμενο αέριο στον κύλινδρο μέσω της ράβδου του εμβόλου στον στροφαλοφόρο άξονα. Ο υπολογισμός της δύναμης ενός εμβόλου είναι κρίσιμος όταν αποφασίζετε πώς θα λειτουργήσει το εξάρτημα, ποιες πρακτικές χρήσεις θα έχει και πώς θα λειτουργεί ο κινητήρας ή ο συμπιεστής που προκύπτει. Ο υπολογισμός είναι απλός, υπό την προϋπόθεση ότι οι μονάδες παραμένουν ισοδύναμες και οι σωστές τιμές εισάγονται με ακρίβεια.
Μετρήστε και καταγράψτε την πίεση μετρητή (p) σε Newton ανά μέτρο τετραγωνικό (N / m2). Η μονάδα μέτρησης N / m2 ονομάζεται επίσης pascal (Pa). Για τη διαδρομή εξόδου, η πίεση θα είναι ισοδύναμη με την κανονική ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι στάνταρ στα 100 kPa.
Μετρήστε τη διάμετρο του εμβόλου πλήρους διαμέτρου (d) σε μέτρα (m) χρησιμοποιώντας ταινία μέτρησης ή χάρακα, ανάλογα με το μέγεθος της ρύθμισης της οπής εμβόλου και καταγράψτε το αποτέλεσμα.
Χρησιμοποιήστε τη διάμετρο του εμβόλου πλήρους διαμέτρου για να υπολογίσετε την περιοχή πλήρους οπής (A) σε μέτρα τετραγώνου (m2) αντικαθιστώντας την τιμή που αποκτήσατε από τη μέτρηση διαμέτρου σας στην εξίσωση A = π d2 / 4. π, ή pi, είναι μια σταθερή τιμή που χρησιμοποιείται στα μαθηματικά. Δηλώνει την αναλογία της περιφέρειας οποιουδήποτε κύκλου προς τη διάμετρο του στο διάστημα και είναι πάντα ίση με περίπου 3,142. Έτσι, κατά τον υπολογισμό της περιοχής του εμβόλου σας, χρησιμοποιήστε αυτήν την τιμή ως την τιμή του π στην εξίσωση. Για να το κάνετε αυτό, πάρτε τη μέτρηση της διαμέτρου του εμβόλου σας και τετραγωνίστε το χρησιμοποιώντας μια αριθμομηχανή. Ένα παράδειγμα λειτουργίας θα ήταν η διάμετρος των 2,5 μέτρων. Αυτό δίνει μια διάμετρο τετραγώνου 6,25 τετραγωνικών μέτρων. υπάρχει ένα κουμπί σε όλους τους υπολογιστές γραφικών που έχει γράψει x2. Πληκτρολογήστε τη διάμετρο σας στην αριθμομηχανή και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε αυτό το κουμπί για να βρείτε την τετραγωνική τιμή. Διαιρέστε την προκύπτουσα τιμή με 4. Στο παράδειγμά μας, είναι 6,25, οπότε το αποτέλεσμα στην περίπτωσή μας είναι 1.563. Πολλαπλασιάστε αυτό με την τιμή π, 3,142 και η απάντηση είναι 4,909 m2. Αυτή είναι η οπή περιοχή (Α).
Εισαγάγετε τις τιμές που λαμβάνονται από καθεμία από αυτές τις μετρήσεις και υπολογισμούς στην κύρια εξίσωση F = pA, όπου F είναι η δύναμη του εμβόλου (F) σε Newton (N), p είναι η πίεση του μετρητή και το A είναι η πλήρης οπή περιοχή. Έτσι, στο παράδειγμά μας, ένας απλός κύλινδρος που λειτουργεί σε ατμοσφαιρική πίεση, που λειτουργεί στη διαδρομή εξόδου, θα έκανε απαιτούν τον ακόλουθο υπολογισμό για να εξακριβωθεί η δύναμη εμβόλου (F): 100.000 πολλαπλασιασμένος επί 4,909, που ισούται με 490900 Ν.
βιβλιογραφικές αναφορές
- Η Μηχανική Εργαλειοθήκη: Πνευματικοί Κύλινδροι Αέρα: Ασκήθηκε Δύναμη
- Πανεπιστήμιο του Windsor: Σχεδίαση εμβόλων
Συμβουλές
- Χρησιμοποιήστε τις εξισώσεις σωστά για να διασφαλίσετε ότι θα λάβετε μια ακριβή απάντηση στον υπολογισμό της δύναμης του εμβόλου σας. Για παράδειγμα, στην εξίσωση F = pA, πρέπει να θυμάστε να πολλαπλασιάζετε την τιμή p με την τιμή A. Δεν προστίθενται, διαιρούνται ή αφαιρούνται. Αντίθετα, τα p και A βρίσκονται δίπλα-δίπλα στην εξίσωση, που σημαίνει ότι πολλαπλασιάζονται μαζί. Ωστόσο, στον προκαταρκτικό υπολογισμό της διαμέτρου πλήρους διαμέτρου, που βρέθηκε εφαρμόζοντας την εξίσωση A = πd2 / 4, υπάρχουν πολλές διαφορετικές διαδικασίες για την επίτευξη ενός απάντηση που πρέπει να πραγματοποιηθεί με τη σωστή σειρά: το d τετραγωνίζεται πρώτα, η τιμή του d2 διαιρείται στη συνέχεια με το 4 και η προκύπτουσα τιμή πολλαπλασιάζεται τότε με 3.142.
Προειδοποιήσεις
- Προσέξτε με τις μονάδες. Παρόλο που η τιμή 100 kPa είναι μια πιο εύχρηστη τιμή, πρέπει να την επεκτείνετε στα 100.000 πλήθη για τους σκοπούς του υπολογισμού. Αφού επιτευχθούν τα αποτελέσματα, μπορείτε στη συνέχεια να το μετατρέψετε σε μικρότερη τιμή αν θέλετε, διαιρώντας το με 1.000. Ο κανόνας της μονάδας ισχύει επίσης για την περιοχή. Μερικοί άνθρωποι εργάζονται σε μέτρα, κάποιοι σε εκατοστά και κάποιοι σε χιλιοστά. Εφόσον διατηρείτε την ίδια επιλογή καθ 'όλη τη διάρκεια του υπολογισμού, το αποτέλεσμα θα είναι ακριβές και επεκτάσιμο, αλλά εάν χρησιμοποιείτε διαφορετικές μονάδες στο διαφορετικά μέρη του ίδιου υπολογισμού, θα λάβετε λάθος απάντηση από διάφορους παράγοντες, που σημαίνει επιπλέον ή λιγότερα μηδενικά από ό, τι θα έπρεπε έχω.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Η Natasha Parks είναι επαγγελματίας συγγραφέας από το 2001 με εργασίες που δημοσιεύονται στο διαδίκτυο και σε μορφή βιβλίου για το "Thomson Reuters", το "World Patents Index" και το thomson.com. Οι τομείς εμπειρογνωμοσύνης της ποικίλλουν και περιλαμβάνουν τη φυσική, τη βιολογία, τη γενετική και τον υπολογιστή, την ψυχική υγεία, τις σχέσεις, τις οικογενειακές κρίσεις και την εξέλιξη της σταδιοδρομίας. Είναι κάτοχος πτυχίου Επιστήμης στη Βιοφυσική από το King's College του Λονδίνου.