Een zuiger is het werkende onderdeel van motoren, compressoren en pompen en is ondergebracht in een cilinder. Het doel van de zuiger varieert afhankelijk van het systeem waarvan hij deel uitmaakt. In een motor, zoals een automotor, brengt de zuiger bijvoorbeeld kracht over van expanderend gas in de cilinder via de zuigerstang naar de krukas. Het berekenen van de kracht van een zuiger is cruciaal om te beslissen hoe het onderdeel zal werken, welke praktische toepassingen het zal hebben en hoe de resulterende motor of compressor zal functioneren. De berekening is eenvoudig, mits de eenheden equivalent blijven en de juiste waarden nauwkeurig worden ingevoerd.
Meet en noteer de overdruk (p) in Newton per vierkante meter (N/m2). De N/m2 meeteenheid wordt ook wel de pascal (Pa) genoemd. Voor de uitgaande slag is de druk gelijk aan de normale atmosferische druk, die standaard 100 kPa is.
Meet de zuigerdiameter (d) in meters (m) met een meetlint of liniaal, afhankelijk van de grootte van uw zuigerboringopstelling, en noteer het resultaat.
Gebruik de diameter van de zuiger met volledige doorlaat om het oppervlak van de volledige doorlaat (A) in vierkante meters (m2) te berekenen door de waarde die u hebt verkregen uit uw diametermeting te vervangen door de vergelijking A = π d2/4. π, of pi, is een constante waarde die in de wiskunde wordt gebruikt. Het geeft de verhouding aan van de omtrek van een cirkel tot zijn diameter in de ruimte en is altijd gelijk aan ongeveer 3,142. Gebruik dus bij het berekenen van uw pistongebied deze waarde als de waarde van π in de vergelijking. Om dit te doen, meet u de diameter van uw zuiger en maakt u deze vierkant met een rekenmachine. Een werkend voorbeeld is een diameter van 2,5 meter. Dit geeft een diameter in het kwadraat van 6,25 vierkante meter; er is een knop op alle grafische rekenmachines waarop x2 staat. Typ uw diameter in de rekenmachine en gebruik vervolgens deze knop om de gekwadrateerde waarde te vinden. Deel de resulterende waarde door 4. In ons voorbeeld is dit 6,25, dus het resultaat in ons geval is 1,563. Vermenigvuldig dit met de waarde van π, 3.142, en het antwoord is 4.909 m2. Dit is het boorgebied (A).
Voer de waarden verkregen uit elk van deze metingen en berekeningen in de hoofdvergelijking F = pA, waarbij F de zuigerkracht (F) in Newton (N) is, p de overdruk en A de volledige boring Oppervlakte. Dus, in ons voorbeeld, zou een enkelwerkende cilinder bij atmosferische druk, werkend aan de uitgaande slag, vereisen de volgende berekening om de zuigerkracht (F) vast te stellen: 100.000 vermenigvuldigd met 4,909, wat gelijk is aan 490900 N.
Referenties
- The Engineering Toolbox: Pneumatische luchtcilinders: uitgeoefende kracht
- Universiteit van Windsor: zuigerontwerp
Tips
- Gebruik de vergelijkingen correct om ervoor te zorgen dat u een nauwkeurig antwoord krijgt op uw berekening van de zuigerkracht. In de vergelijking F = pA moet u er bijvoorbeeld aan denken om de waarde van p te vermenigvuldigen met de waarde van A. Ze worden niet opgeteld, gedeeld of afgetrokken. In plaats daarvan liggen de p en A naast elkaar in de vergelijking, wat betekent dat ze met elkaar worden vermenigvuldigd. Bij de voorlopige berekening van de diameter van de volledige boring, gevonden door toepassing van de vergelijking A = πd2/4, zijn er echter verschillende processen om een antwoord dat in de juiste volgorde moet worden uitgevoerd: d wordt eerst gekwadrateerd, de waarde van d2 wordt vervolgens gedeeld door 4 en de resulterende waarde wordt vervolgens vermenigvuldigd met 3.142.
Waarschuwingen
- Pas op met eenheden. Hoewel de 100 kPa een beter beheersbare waarde is, moet u deze voor de berekening uitbreiden tot de volledige 100.000 pascal. Nadat de resultaten zijn verkregen, kunt u deze desgewenst opnieuw converteren naar een kleinere waarde door deze te delen door 1.000. De eenheidsregel is ook van toepassing op het gebied. Sommige mensen werken in meters, sommige in centimeters en sommige in millimeters. Op voorwaarde dat u tijdens de berekening dezelfde keuze behoudt, is het resultaat nauwkeurig en schaalbaar, maar als u verschillende eenheden gebruikt in verschillende delen van dezelfde berekening, krijgt u het verkeerde antwoord door verschillende factoren, wat betekent dat er meer of minder nullen zijn dan zou moeten hebben.
Over de auteur
Natasha Parks is een professionele schrijver sinds 2001. Haar werk is online en in boekvorm gepubliceerd voor "Thomson Reuters", de "World Patents Index" en thomson.com. Haar expertisegebieden zijn gevarieerd en omvatten natuurkunde, biologie, genetica en informatica, geestelijke gezondheid, relaties, gezinscrises en loopbaanontwikkeling. Ze heeft een Bachelor of Science in Biofysica van King's College, Londen.