Un piston este componenta de lucru a motoarelor, compresoarelor și pompelor și este adăpostit în interiorul unui cilindru. Scopul pistonului variază în funcție de sistemul din care face parte. De exemplu, într-un motor, cum ar fi un motor de mașină, pistonul transferă forța de la gazul în expansiune din cilindru prin tija pistonului la arborele cotit. Calculul forței unui piston este crucial atunci când se decide cum va funcționa componenta, ce utilizări practice va avea și cum va funcționa motorul sau compresorul rezultat. Calculul este simplu, cu condiția ca unitățile să rămână echivalente și să se introducă corect valorile corecte.
Măsurați și înregistrați presiunea manometrului (p) în newtoni pe metru pătrat (N / m2). Unitatea de măsură N / m2 se mai numește pascal (Pa). Pentru cursa de ieșire, presiunea va fi echivalentă cu presiunea atmosferică normală, care este standard la 100 kPa.
Măsurați diametrul pistonului cu alezare completă (d) în metri (m) folosind o bandă de măsurare sau o riglă, în funcție de dimensiunea configurării alezajului pistonului și înregistrați rezultatul.
Utilizați diametrul pistonului cu alezare completă pentru a calcula aria totală a găurii (A) în metri pătrate (m2) înlocuind valoarea obținută din măsurarea diametrului dvs. în ecuația A = π d2 / 4. π, sau pi, este o valoare constantă utilizată în matematică. Denotă raportul dintre circumferința oricărui cerc și diametrul său în spațiu și este întotdeauna egal cu aproximativ 3,142. Deci, atunci când calculați aria pistonului, utilizați această valoare ca valoarea lui π în ecuație. Pentru a face acest lucru, luați măsurarea diametrului pistonului și păstrați-l cu ajutorul unui calculator. Un exemplu de lucru ar fi un diametru de 2,5 metri. Aceasta dă un diametru pătrat de 6,25 metri pătrați; există un buton pe toate calculatoarele grafice pe care este scris x2. Introduceți diametrul în calculator, apoi utilizați acest buton pentru a găsi valoarea pătrată. Împarte valoarea rezultată la 4. În exemplul nostru, este 6,25, deci rezultatul în cazul nostru este 1,563. Înmulțiți acest lucru cu valoarea π, 3,142, iar răspunsul este de 4,909 m2. Aceasta este zona găurii (A).
Introduceți valorile obținute din fiecare dintre aceste măsurători și calcule în ecuația principală F = pA, unde F este forța pistonului (F) în newtoni (N), p este presiunea manometrului și A este alezajul complet zonă. Deci, în exemplul nostru, ar avea un cilindru cu acțiune simplă la presiune atmosferică, care lucrează la cursa de ieșire necesită următorul calcul pentru a stabili forța pistonului (F): 100.000 înmulțit cu 4.909, ceea ce este egal cu 490900 N.
Referințe
- Cutia de instrumente pentru inginerie: Cilindrii pneumatici de aer: Forța exercitată
- Universitatea din Windsor: Piston Design
sfaturi
- Folosiți corect ecuațiile pentru a vă asigura că obțineți un răspuns exact la calculul forței pistonului. De exemplu, în ecuația F = pA, trebuie să vă amintiți să înmulțiți valoarea lui p cu valoarea lui A. Nu sunt adăugate, divizate sau scăzute. În schimb, p și A sunt situate unul lângă altul în ecuație, ceea ce înseamnă că sunt înmulțiți împreună. Cu toate acestea, în calculul preliminar al diametrului alezajului complet, găsit prin aplicarea ecuației A = πd2 / 4, există mai multe procese diferite pentru realizarea unei răspuns care trebuie efectuat în ordinea corectă: d este pătrat mai întâi, valoarea lui d2 este apoi împărțită la 4 și valoarea rezultată este apoi înmulțită cu 3.142.
Avertizări
- Aveți grijă cu unitățile. Deși valoarea de 100 kPa este o valoare mai ușor de gestionat, trebuie să o extindeți la 100.000 de pascali în scopul calculului. După obținerea rezultatelor, îl puteți reconverti la o valoare mai mică, dacă doriți, împărțindu-l la 1.000. Regula unității se aplică și zonei. Unii oameni lucrează în metri, alții în centimetri și alții în milimetri. Cu condiția să mențineți aceeași alegere pe tot parcursul calculului, rezultatul va fi precis și scalabil, dar dacă utilizați unități diferite în diferite părți ale aceluiași calcul, veți obține un răspuns greșit prin mai mulți factori, adică zerouri suplimentare sau mai puține decât ar trebui să avea.
Despre autor
Natasha Parks este scriitoare profesionistă din 2001, cu lucrări publicate online și în format carte pentru „Thomson Reuters”, „World Patents Index” și thomson.com. Domeniile sale de expertiză sunt variate și includ fizică, biologie, genetică și informatică, sănătate mintală, relații, crize familiale și dezvoltare a carierei. Este licențiată în biofizică la King's College, Londra.