En kolv är arbetskomponenten i motorer, kompressorer och pumpar och är inrymd i en cylinder. Syftet med kolven varierar beroende på vilket system det är en del av. Till exempel, i en motor, såsom en bilmotor, tvingas kolvöverföringarna från att expandera gas i cylindern via kolvstången till vevaxeln. Att beräkna kraften hos en kolv är avgörande när man bestämmer hur komponenten ska fungera, vilka praktiska användningar den kommer att ha och hur den resulterande motorn eller kompressorn kommer att fungera. Beräkningen är enkel, förutsatt att enheterna är likvärdiga och de korrekta värdena matas in korrekt.

Mät och registrera mättrycket (p) i newtons per kvadratmeter (N /m2). N /m2 måttenhet kallas även pascal (Pa). För utmatningsslaget kommer trycket att motsvara det normala atmosfärstrycket, vilket är standard vid 100 kPa.

Mät kolvdiametern (d) med full borrning i meter (m) med hjälp av ett mätband eller linjal, beroende på på storleken på din kolvhålinställning och registrera resultatet.

Använd kolvdiameterns fulla borrning för att beräkna hela borrhålet (A) i kvadratmeter (m2) genom att ersätta det värde du erhållit från din diameter mätning i ekvationen A = π d2 /4. π, eller pi, är ett konstant värde som används i matematik. Den betecknar förhållandet mellan en cirkels omkrets och dess diameter i rymden och är alltid lika med ungefär 3.142. Så, när du beräknar ditt kolvområde, använd detta värde som värdet på π i ekvationen. För att göra detta, mät mätningen av din kolvdiameter och kvadrera den med en miniräknare. Ett fungerande exempel skulle vara en diameter på 2,5 meter. Detta ger en diameter som är kvadratisk på 6,25 kvadratmeter; Det finns en knapp på alla grafiska räknare som har x2 skrivna på den. Skriv in diametern i kalkylatorn, använd sedan den här knappen för att hitta kvadratvärdet. 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 av π, 3,142 och svaret är 4 909 m2. Detta är borrhålet (A).

Spela in det resulterande området för din kolvuppsättning.

Ange de värden som erhållits från var och en av dessa mätningar och beräkningar i huvudekvationen F = pA, där F är kolvkraften (F) i newtons (N), p är mättrycket och A är hela borrhålet. Så, i vårt exempel, skulle en endaverkande cylinder vid atmosfärstryck, som arbetar på utmatningsslaget, kräva följande beräkning för att fastställa kolvkraft (F): 100 000 multiplicerat med 4 909, vilket motsvarar 490900 N.

TL ; DR (för länge, läste inte)

Använd ekvationerna korrekt så att du får ett exakt svar på din kolvkraftsberäkning. Till exempel i F = pA ekvationen måste du komma ihåg att multiplicera värdet p med värdet av A. De läggs inte till, delas eller subtraheras. I stället är p och A belägna sida vid sida i ekvationen, vilket innebär att de multipliceras tillsammans. I den preliminära beräkningen av fullborrdiametern, som hittades genom att använda ekvationen A = πd2 /4, finns emellertid flera olika processer för att uppnå ett svar som måste utföras i rätt ordning: d är kvadrerad först, värdet av d2 divideras sedan med 4 och det resulterande värdet multipliceras sedan med 3,142.

Varning

Var försiktig med enheter. Även om 100 kPa är ett mer hanterbart värde måste du expandera det till hela 100 000 pascal för beräkningsändamålen. När resultaten har uppnåtts kan du sedan omforma den till ett mindre värde om du vill, genom att dividera det med 1000. Enhetsregeln gäller även för området. Vissa människor arbetar i meter, några i centimeter och några i millimeter. Om du behåller samma val under hela beräkningen kommer resultatet att vara korrekt och skalbart men om du använder olika enheter i olika delar av samma beräkning får du fel svar av flera faktorer, vilket betyder extra eller färre nollor än vad du borde att ha.