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Ein Kolben ist die Arbeitskomponente von Motoren, Kompressoren und Pumpen und befindet sich in einem Zylinder. Der Zweck des Kolbens hängt vom System ab, zu dem er gehört. Beispielsweise überträgt der Kolben in einem Motor, wie beispielsweise einem Automotor, eine Kraft vom Expansionsgas im Zylinder über die Kolbenstange auf die Kurbelwelle. Die Berechnung der Kraft eines Kolbens ist entscheidend, wenn es darum geht, wie die Komponente funktioniert, welchen praktischen Nutzen sie hat und wie der resultierende Motor oder Kompressor funktioniert. Die Berechnung ist unkompliziert, sofern die Einheiten gleich bleiben und die korrekten Werte korrekt eingegeben werden.
Messen und notieren Sie den Manometerdruck (p) in Newton pro Quadratmeter (N / m2). Die Maßeinheit N / m2 wird auch als Pascal (Pa) bezeichnet. Für den Ausgangshub entspricht der Druck dem normalen atmosphärischen Druck, der bei 100 kPa Standard ist.
Messen Sie den vollen Kolbendurchmesser (d) in Metern (m) mit einem Maßband oder Lineal, abhängig von der Größe Ihres Kolbenbohrungsaufbaus, und zeichnen Sie das Ergebnis auf.
Verwenden Sie den vollen Kolbendurchmesser, um die volle Bohrungsfläche (A) in Quadratmetern (m2) zu berechnen, indem Sie den Wert, den Sie aus Ihrer Durchmessermessung erhalten haben, in die Gleichung A = π d2 / 4 einsetzen. π oder pi ist ein konstanter Wert, der in der Mathematik verwendet wird. Es bezeichnet das Verhältnis eines Kreisumfangs zu seinem Durchmesser im Raum und ist immer gleich ungefähr 3,142. Verwenden Sie diesen Wert bei der Berechnung Ihrer Kolbenfläche als Wert von π in der Gleichung. Dazu messen Sie Ihren Kolbendurchmesser und quadrieren ihn mit einem Taschenrechner. Ein Arbeitsbeispiel wäre ein Durchmesser von 2,5 Metern.Dies ergibt einen quadratischen Durchmesser von 6,25 Quadratmetern; Auf allen Grafikrechnern befindet sich eine Schaltfläche, auf der x2 geschrieben ist. Geben Sie Ihren Durchmesser in den Taschenrechner ein und verwenden Sie diese Schaltfläche, um den quadratischen Wert zu ermitteln. Teilen Sie den resultierenden Wert durch 4. In unserem Beispiel ist es 6,25, also ist das Ergebnis in unserem Fall 1,563. Multiplizieren Sie dies mit dem Wert von π, 3.142, und die Antwort lautet 4.909 m2. Dies ist der Bohrungsbereich (A).
Notieren Sie den resultierenden Bereich Ihrer Kolbeneinstellung.
Geben Sie die aus jeder dieser Messungen und Berechnungen erhaltenen Werte in die Hauptgleichung F = pA ein, wobei F die Kolbenkraft (F) in Newton (N), p der Überdruck und A die gesamte Bohrungsfläche ist. In unserem Beispiel würde ein einfachwirkender Zylinder mit atmosphärischem Druck, der auf den Ausgangshub einwirkt, die folgende Berechnung erfordern, um die Kolbenkraft (F) zu ermitteln: 100.000 multipliziert mit 4,909, was 490900 N entspricht.