Un pistón es el componente de trabajo de motores, compresores y bombas y está alojado dentro de un cilindro. El propósito del pistón varía según el sistema del que forma parte. Por ejemplo, en un motor, como un motor de automóvil, el pistón transfiere la fuerza del gas en expansión en el cilindro a través del vástago del pistón al cigüeñal. Calcular la fuerza de un pistón es crucial para decidir cómo funcionará el componente, qué usos prácticos tendrá y cómo funcionará el motor o compresor resultante. El cálculo es sencillo, siempre que las unidades sigan siendo equivalentes y los valores correctos se ingresen con precisión.
Mida y registre la presión manométrica (p) en newtons por metro cuadrado (N / m2). La unidad de medida N / m2 también se llama pascal (Pa). Para la carrera de salida, la presión será equivalente a la presión atmosférica normal, que es estándar a 100 kPa.
Mida el diámetro del pistón de paso total (d) en metros (m) con una cinta métrica o una regla, según el tamaño de la configuración del orificio del pistón, y registre el resultado.
Utilice el diámetro del pistón de paso total para calcular el área de paso total (A) en metros cuadrados (m2) sustituyendo el valor que obtuvo de la medida del diámetro en la ecuación A = π d2 / 4. π, o pi, es un valor constante utilizado en matemáticas. Denota la relación entre la circunferencia de cualquier círculo y su diámetro en el espacio y siempre es igual a aproximadamente 3,142. Entonces, al calcular el área de su pistón, use este valor como el valor de π en la ecuación. Para hacer esto, tome la medida del diámetro de su pistón y cuadre con una calculadora. Un ejemplo práctico sería un diámetro de 2,5 metros. Esto da un diámetro al cuadrado de 6,25 metros cuadrados; hay un botón en todas las calculadoras gráficas que tiene escrito x2. Escriba su diámetro en la calculadora, luego use este botón para encontrar el valor al cuadrado. Divida el valor resultante por 4. En nuestro ejemplo, es 6.25, por lo que el resultado en nuestro caso es 1.563. Multiplique esto por el valor de π, 3,142, y la respuesta es 4,909 m2. Esta es el área de la perforación (A).
Ingrese los valores obtenidos de cada una de estas mediciones y cálculos en la ecuación principal F = pA, donde F es la fuerza del pistón (F) en newtons (N), p es la presión manométrica y A es el paso total área. Entonces, en nuestro ejemplo, un cilindro de acción simple a presión atmosférica, trabajando en la carrera de salida, sería requieren el siguiente cálculo para determinar la fuerza del pistón (F): 100.000 multiplicado por 4,909, que equivale a 490900 N.
Referencias
- La caja de herramientas de ingeniería: cilindros neumáticos neumáticos: fuerza ejercida
- Universidad de Windsor: diseño de pistones
Consejos
- Utilice las ecuaciones correctamente para asegurarse de obtener una respuesta precisa al cálculo de la fuerza del pistón. Por ejemplo, en la ecuación F = pA, debe recordar multiplicar el valor de p por el valor de A. No se suman, dividen ni restan. En cambio, p y A están situados uno al lado del otro en la ecuación, lo que significa que se multiplican. Sin embargo, en el cálculo preliminar del diámetro total del orificio, que se obtiene aplicando la ecuación A = πd2 / 4, existen varios procesos diferentes para lograr un respuesta que debe realizarse en el orden correcto: primero se eleva d al cuadrado, luego se divide el valor de d2 entre 4 y luego se multiplica el valor resultante por 3.142.
Advertencias
- Tenga cuidado con las unidades. Aunque 100 kPa es un valor más manejable, debe expandirlo a los 100.000 pascales completos para los fines del cálculo. Una vez que se hayan obtenido los resultados, puede reconvertirlo a un valor menor si lo desea, dividiéndolo por 1,000. La regla de la unidad también se aplica al área. Algunas personas trabajan en metros, otras en centímetros y otras en milímetros. Siempre que mantenga la misma opción durante todo el cálculo, el resultado será preciso y escalable, pero si utiliza diferentes unidades en diferentes partes del mismo cálculo, obtendrá la respuesta incorrecta por varios factores, lo que significa más o menos ceros de los que debería tengo.
Sobre el Autor
Natasha Parks ha sido escritora profesional desde 2001 con trabajos publicados en línea y en formato de libro para "Thomson Reuters", el "Índice mundial de patentes" y thomson.com. Sus áreas de especialización son variadas e incluyen física, biología, genética e informática, salud mental, relaciones, crisis familiares y desarrollo profesional. Tiene una licenciatura en biofísica del King's College de Londres.
