En kolv är den fungerande komponenten i motorer, kompressorer och pumpar och är inrymd i en cylinder. Kolvens syfte varierar beroende på vilket system den är en del av. Till exempel i en motor, såsom en bilmotor, överför kolven kraft från expanderande gas i cylindern via kolvstången till vevaxeln. Att beräkna en kolvkraft är avgörande när man bestämmer hur komponenten ska fungera, vilka praktiska användningsområden den kommer att ha och hur den resulterande motorn eller kompressorn kommer att fungera. Beräkningen är enkel, förutsatt att enheterna förblir ekvivalenta och att korrekta värden matas in korrekt.
Mät och registrera mättrycket (p) i ton per kvadratmeter (N / m2). N / m2-måttenheten kallas också pascal (Pa). För utgångsslaget kommer trycket att motsvara normalt atmosfärstryck, vilket är standard vid 100 kPa.
Mät kolvdiametern med full borrning (d) i meter (m) med hjälp av ett måttband eller linjal, beroende på storleken på din kolvborrning, och registrera resultatet.
Använd kolvdiametern med full borrning för att beräkna hela borrningsarean (A) i kvadratmeter (m2) genom att ersätta värdet du erhållit från din diametermätning i ekvationen A = π d2 / 4. π, eller pi, är ett konstant värde som används i matematik. Det anger förhållandet mellan en cirkels omkrets och dess diameter i rymden och är alltid lika med cirka 3.142. Så, när du beräknar kolvområdet, använd detta värde som värdet på π i ekvationen. För att göra detta gör du mätningen på din kolvdiameter och kvadrerar den med en miniräknare. Ett fungerande exempel skulle vara en diameter på 2,5 meter. Detta ger en kvadratdiameter på 6,25 kvadratmeter; det finns en knapp på alla grafiska miniräknare som har x2 skrivet på. Skriv din diameter i räknaren och använd sedan den här knappen för att hitta det kvadratiska värdet. Dela det resulterande värdet med 4. I vårt exempel är det 6,25, så resultatet i vårt fall är 1,563. Multiplicera detta med värdet π, 3.142, och svaret är 4.909 m2. Detta är borrområdet (A).
Mata in värdena som erhållits från var och en av dessa mätningar och beräkningar i huvudekvationen F = pA, där F är kolvkraften (F) i newton (N), p är mättrycket och A är hela hålet område. Så i vårt exempel skulle en enkelverkande cylinder vid atmosfärstryck, som arbetar på utgångsslaget, göra det kräva följande beräkning för att fastställa kolvkraft (F): 100 000 multiplicerat med 4,909, vilket är lika med 490900 N.
Referenser
- Verktygslådan: Pneumatiska luftcylindrar: kraft utövad
- University of Windsor: Piston Design
Tips
- Använd ekvationerna korrekt för att säkerställa att du får ett exakt svar på din kolvkraftberäkning. Till exempel i F = pA-ekvationen måste du komma ihåg att multiplicera värdet av p med värdet A. De läggs inte till, delas eller subtraheras. Istället ligger p och A sida vid sida i ekvationen, vilket innebär att de multipliceras tillsammans. I den preliminära beräkningen av full borrdiameter, som hittades genom att använda ekvationen A = πd2 / 4, finns det dock flera olika processer för att uppnå en svar som måste utföras i rätt ordning: d kvadreras först, värdet av d2 divideras sedan med 4 och det resulterande värdet multipliceras sedan med 3.142.
Varningar
- Var försiktig med enheter. Även om 100 kPa är ett mer hanterbart värde måste du utöka det till hela 100 000 pascal för beräkningsändamålen. När resultaten har uppnåtts kan du omvandla det till ett mindre värde om du vill genom att dela det med 1000. Enhetsregeln gäller också för området. Vissa människor arbetar i meter, andra i centimeter och andra i millimeter. Förutsatt att du behåller samma val under hela beräkningen blir resultatet noggrant och skalbart, men om du använder olika enheter i olika delar av samma beräkning får du fel svar med flera faktorer, vilket betyder extra eller färre nollor än vad du borde ha.
Om författaren
Natasha Parks har varit en professionell författare sedan 2001 med arbete publicerat online och i bokformat för "Thomson Reuters", "World Patents Index" och thomson.com. Hennes kompetensområden är varierade och inkluderar fysik, biologi, genetik och dator, mental hälsa, relationer, familjekriser och karriärutveckling. Hon har en kandidatexamen i biofysik från King's College, London.