Un piston est l'élément de travail des moteurs, des compresseurs et des pompes et est logé à l'intérieur d'un cylindre. La fonction du piston varie en fonction du système dont il fait partie. Par exemple, dans un moteur, tel qu'un moteur de voiture, le piston transfère la force du gaz en expansion dans le cylindre via la tige de piston au vilebrequin. Le calcul de la force d'un piston est crucial pour décider du fonctionnement du composant, de ses utilisations pratiques et du fonctionnement du moteur ou du compresseur résultant. Le calcul est simple, à condition que les unités restent équivalentes et que les valeurs correctes soient saisies avec précision.
Mesurer et enregistrer la pression manométrique (p) en newtons par mètre carré (N/m2). L'unité de mesure N/m2 est aussi appelée pascal (Pa). Pour la course de sortie, la pression sera équivalente à la pression atmosphérique normale, qui est standard à 100 kPa.
Mesurez le diamètre du piston à alésage complet (d) en mètres (m) à l'aide d'un ruban à mesurer ou d'une règle, en fonction de la taille de votre configuration d'alésage de piston, et enregistrez le résultat.
Utilisez le diamètre du piston à passage intégral pour calculer la surface à passage intégral (A) en mètres carrés (m2) en substituant la valeur que vous avez obtenue à partir de votre mesure de diamètre dans l'équation A = π d2/4. π, ou pi, est une valeur constante utilisée en mathématiques. Il dénote le rapport de la circonférence d'un cercle à son diamètre dans l'espace et est toujours égal à environ 3,142. Ainsi, lors du calcul de la surface de votre piston, utilisez cette valeur comme valeur de dans l'équation. Pour ce faire, prenez la mesure de votre diamètre de piston et ajustez-le à l'aide d'une calculatrice. Un exemple de travail serait un diamètre de 2,5 mètres. Cela donne un diamètre au carré de 6,25 mètres carrés; il y a un bouton sur toutes les calculatrices graphiques sur lequel est écrit x2. Tapez votre diamètre dans la calculatrice, puis utilisez ce bouton pour trouver la valeur au carré. Divisez la valeur résultante par 4. Dans notre exemple, il est de 6,25, donc le résultat dans notre cas est de 1,563. Multipliez cela par la valeur de, 3,142, et la réponse est 4,909 m2. Il s'agit de la zone d'alésage (A).
Entrez les valeurs obtenues à partir de chacune de ces mesures et calculs dans l'équation principale F = pA, où F est la force du piston (F) en newtons (N), p est la pression manométrique et A est le passage intégral surface. Ainsi, dans notre exemple, un vérin simple effet à pression atmosphérique, travaillant sur la course de sortie, nécessitent le calcul suivant pour déterminer la force du piston (F): 100 000 multiplié par 4,909, ce qui équivaut à 490900 N.
Les références
- La boîte à outils d'ingénierie: Vérins pneumatiques: Force exercée
- Université de Windsor: conception de pistons
Conseils
- Utilisez les équations correctement pour vous assurer d'obtenir une réponse précise à votre calcul de force de piston. Par exemple, dans l'équation F = pA, vous devez vous rappeler de multiplier la valeur de p par la valeur de A. Ils ne sont ni additionnés, ni divisés, ni soustraits. Au lieu de cela, p et A sont situés côte à côte dans l'équation, ce qui signifie qu'ils sont multipliés ensemble. Cependant, dans le calcul préliminaire du diamètre de passage intégral, trouvé en appliquant l'équation A = πd2/4, il existe plusieurs processus différents pour atteindre un réponse qui doit être effectuée dans le bon ordre: d est d'abord au carré, la valeur de d2 est ensuite divisée par 4 et la valeur résultante est ensuite multipliée par 3.142.
Mises en garde
- Attention aux unités. Bien que les 100 kPa soient une valeur plus gérable, vous devez l'étendre aux 100 000 pascals complets pour les besoins du calcul. Une fois les résultats obtenus, vous pouvez ensuite le reconvertir à une valeur inférieure si vous le souhaitez, en le divisant par 1 000. La règle de l'unité s'applique également à la zone. Certaines personnes travaillent en mètres, d'autres en centimètres et d'autres en millimètres. A condition de conserver le même choix tout au long du calcul, le résultat sera précis et évolutif, mais si vous utilisez des unités différentes dans différentes parties du même calcul, vous obtiendrez la mauvaise réponse pour plusieurs facteurs, ce qui signifie des zéros supplémentaires ou inférieurs à ce que vous devriez avoir.
A propos de l'auteur
Natasha Parks est rédactrice professionnelle depuis 2001 avec des travaux publiés en ligne et sous forme de livre pour « Thomson Reuters », le « World Patents Index » et thomson.com. Ses domaines d'expertise sont variés et incluent la physique, la biologie, la génétique et l'informatique, la santé mentale, les relations, les crises familiales et le développement de carrière. Elle est titulaire d'un baccalauréat ès sciences en biophysique du King's College de Londres.