Um pistão é o componente de trabalho de motores, compressores e bombas e está alojado dentro de um cilindro. A finalidade do pistão varia dependendo do sistema do qual ele faz parte. Por exemplo, em um motor, como um motor de carro, o pistão transfere a força do gás em expansão no cilindro através da haste do pistão para o virabrequim. Calcular a força de um pistão é crucial para decidir como o componente funcionará, quais os usos práticos que ele terá e como o motor ou compressor resultante funcionará. O cálculo é direto, desde que as unidades permaneçam equivalentes e os valores corretos sejam inseridos com precisão.
Meça e registre a pressão manométrica (p) em newtons por metro quadrado (N / m2). A unidade de medida N / m2 também é chamada de pascal (Pa). Para o curso de saída, a pressão será equivalente à pressão atmosférica normal, que é padrão em 100 kPa.
Meça o diâmetro total do pistão (d) em metros (m) usando uma fita métrica ou régua, dependendo do tamanho da configuração do furo do pistão e registre o resultado.
Use o diâmetro total do pistão para calcular a área total do furo (A) em metros ao quadrado (m2), substituindo o valor obtido da medição do diâmetro na equação A = π d2 / 4. π, ou pi, é um valor constante usado em matemática. Ele denota a razão entre a circunferência de qualquer círculo e seu diâmetro no espaço e é sempre igual a aproximadamente 3,142. Portanto, ao calcular a área do pistão, use este valor como o valor de π na equação. Para fazer isso, faça a medição do diâmetro do pistão e eleve ao quadrado usando uma calculadora. Um exemplo prático seria um diâmetro de 2,5 metros. Isso dá um diâmetro quadrado de 6,25 metros quadrados; existe um botão em todas as calculadoras gráficas que tem x2 escrito nele. Digite seu diâmetro na calculadora e use este botão para encontrar o valor quadrado. Divida o valor resultante por 4. Em nosso exemplo, é 6,25, então o resultado em nosso caso é 1,563. Multiplique isso pelo valor de π, 3,142, e a resposta será 4,909 m2. Esta é a área do furo (A).
Insira os valores obtidos de cada uma dessas medições e cálculos na equação principal F = pA, onde F é a força do pistão (F) em newtons (N), p é a pressão manométrica e A é o furo completo área. Então, em nosso exemplo, um cilindro de ação única à pressão atmosférica, trabalhando no curso de saída, exigem o seguinte cálculo para determinar a força do pistão (F): 100.000 multiplicado por 4,909, que é igual 490900 N.
Referências
- A caixa de ferramentas de engenharia: Cilindros pneumáticos de ar: Força exercida
- University of Windsor: Piston Design
Pontas
- Use as equações corretamente para garantir uma resposta precisa para o cálculo da força do pistão. Por exemplo, na equação F = pA, você deve se lembrar de multiplicar o valor de p pelo valor de A. Eles não são adicionados, divididos ou subtraídos. Em vez disso, op e A estão situados lado a lado na equação, o que significa que são multiplicados juntos. No entanto, no cálculo preliminar do diâmetro do furo total, encontrado pela aplicação da equação A = πd2 / 4, existem vários processos diferentes para alcançar um resposta que deve ser realizada na ordem correta: d é elevado ao quadrado primeiro, o valor de d2 é então dividido por 4 e o valor resultante é então multiplicado por 3.142.
Avisos
- Cuidado com as unidades. Embora 100 kPa seja um valor mais gerenciável, você deve expandi-lo para 100.000 pascais completos para fins de cálculo. Depois de obter os resultados, você pode reconvertê-lo para um valor menor, se desejar, dividindo-o por 1.000. A regra da unidade também se aplica à área. Algumas pessoas trabalham em metros, outras em centímetros e outras em milímetros. Desde que você mantenha a mesma escolha ao longo do cálculo, o resultado será preciso e escalonável, mas se você usar unidades diferentes em partes diferentes do mesmo cálculo, você obterá a resposta errada por vários fatores, o que significa zeros a mais ou a menos do que deveria ter.
Sobre o autor
Natasha Parks é escritora profissional desde 2001, com trabalhos publicados online e em formato de livro para "Thomson Reuters", "World Patents Index" e thomson.com. Suas áreas de especialização são variadas e incluem física, biologia, genética e computação, saúde mental, relacionamentos, crises familiares e desenvolvimento de carreira. Ela é bacharel em Biofísica pelo King's College, em Londres.