双环境力电源性能测试系统压强计算
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压强所有的计算公式
压强的计算公式主要有两个,分别是:
1.压强的定义公式:p = F/S。
其中,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积。
这个公式表示了压
强的定义,即单位面积上所受的压力大小。
2.液体压强的计算公式:p = ρgh。
其中,p表示压强,ρ表示液体的密度,g表示重力加速度,h
表示液体的深度。
这个公式表示了液体内部压强与液体密度、重力加速度和液体深度之间的关系。
除了这两个基本公式外,还有一些与压强相关的公式,如:
1.压力的计算公式:F = pS。
这个公式表示了压力与压强和受力面积之间的关系。
2.受力面积的计算公式:S = F/p。
这个公式表示了受力面积与压力和压强之间的关系。
这些公式在物理学和工程学中都有广泛的应用,可以用于计算液体和气体的压强、计算物体所受的压力等。
需要注意的是,在使用这些公式时,要注意单位的转换和公式的适用范围。
测压强的公式压强这个概念呀,在咱们的物理世界里可重要啦!说到测压强的公式,那咱们得好好说道说道。
先来说说压强到底是个啥。
想象一下,你站在雪地里,是不是感觉脚会陷进去?但是穿上滑雪板,陷进去的程度就小多啦。
这就是因为压强不同!压强,简单来说,就是压力作用在一个面积上产生的效果。
那测压强的公式是啥呢?就是 P = F / S 。
这里的 P 表示压强,F 表示压力,S 表示受力面积。
咱们来举个例子哈。
有一天我去菜市场买菜,看到一个卖水果的摊主在切西瓜。
他用一把锋利的刀,使劲地压在西瓜上,一下子就把西瓜切开了。
这时候,刀施加在西瓜上的力就是压力 F ,而刀和西瓜接触的那一小部分面积就是受力面积 S 。
咱们通过这个公式就能算出刀作用在西瓜上的压强有多大。
再比如说,咱们家里的沙发。
你坐在沙发上的时候,是不是感觉很舒服,不会觉得被硌得慌?这是因为沙发的受力面积比较大,同样的体重产生的压力作用在大的受力面积上,压强就小了,所以咱们才会觉得舒服。
在学校的实验课上,老师也会让咱们通过实验来理解压强的公式。
比如用一个小木块,放在一块海绵上,然后再在木块上加砝码,观察海绵凹陷的程度。
加的砝码越多,压力F 就越大,海绵凹陷得就越深,说明压强 P 变大了。
而如果把木块平放和侧放,改变与海绵的接触面积 S ,也能看到海绵凹陷程度的不同。
还有啊,建筑工人在建造房子的时候,也得考虑压强的问题。
如果房子的地基面积太小,承受的压力又很大,那压强就会过大,可能会导致地基下沉,房子可就危险啦!回到咱们的日常生活中,有时候你会发现,书包背带做得比较宽。
这可不是为了好看,而是为了增大受力面积,减小压强,这样咱们背着书包才不会觉得肩膀疼。
再想想,冬天走在雪地上,穿上那种底部面积很大的雪地靴,是不是就不容易陷进去?这也是因为增大了受力面积,减小了压强。
总之,测压强的公式 P = F / S 虽然看起来简单,但是在咱们的生活中到处都能体现它的作用。
绝对压强和相对压强的计算公式压强这个概念在我们的物理世界中可是非常重要的哟!今天咱们就来好好聊聊绝对压强和相对压强,还有它们的计算公式。
先来说说啥是绝对压强。
绝对压强呢,就是以绝对真空为零点起算的压强。
想象一下,那是一个完全没有任何物质和压力的空间,然后以此为基准去测量的压强,就是绝对压强。
比如说,在太空中,那种极度的真空环境,要是测量压强,就得用绝对压强这个概念。
相对压强呢,就好理解多啦,它是指以当地大气压为零点起算的压强。
咱们在地球上生活,周围都是大气,所以一般情况下,咱们常用相对压强。
那它们的计算公式是啥呢?绝对压强的计算公式很简单,就是 P 绝= P 表 + P 大。
这里的 P 绝表示绝对压强,P 表是测量得到的压强值,P 大是当地的大气压。
相对压强的计算公式就是 P 相 = P 表 - P 大。
举个例子吧,有一次我去参观一个工厂,那里有一个大型的压力罐。
工程师们正在讨论压力的问题,我在旁边听到他们说测量到的压力值是 1.5 个大气压。
这时候我就在想,那这个 1.5 个大气压到底是绝对压强还是相对压强呢?如果当地的大气压是 1 个大气压,那这个 1.5 就是相对压强。
通过相对压强的计算公式,就能算出绝对压强应该是 2.5 个大气压。
在我们的日常生活中,相对压强的应用可多啦。
比如轮胎打气的时候,咱们看的气压表显示的就是相对压强。
要是打气打得太多,轮胎可就有爆胎的危险。
还有家里的高压锅,也是利用压强的原理来工作的。
再比如说,潜水的时候,随着深度的增加,压强会不断增大。
这时候就要考虑绝对压强和相对压强的变化,不然潜水员可就危险咯。
总之,绝对压强和相对压强的计算公式虽然看起来简单,但在实际应用中可是非常重要的。
我们得好好理解和掌握,才能在各种与压强相关的问题上游刃有余。
希望通过今天的讲解,能让大家对绝对压强和相对压强的计算公式有更清楚的认识,以后遇到相关的问题都能轻松搞定!。
压强计算问题:根据力和面积计算压强。
压强计算问题:根据力和面积计算压强
介绍
本文档将介绍如何根据力和面积计算压强。
压强是物体受到力作用在单位面积上的压力,是一个重要的物理概念。
计算公式
压强的计算公式如下:
压强 = 力 / 面积
操作步骤
按照以下步骤来计算压强:
1. 确定给定的力的数值。
力是使物体产生压力的作用力量,通常以牛顿(N)为单位。
2. 确定给定的面积的数值。
面积是力作用的区域大小,通常以平方米(m²)为单位。
3. 使用上述计算公式将力除以面积,得到压强的数值。
示例计算
假设有以下数据:
力 = 100 N
面积 = 5 m²
根据上述数据,可以进行如下计算:
压强 = 100 N / 5 m² = 20 N/m²
因此,根据给定的力和面积,计算得到的压强为 20 N/m²。
注意事项
在进行压强计算时,需要注意以下几点:
- 力和面积的单位必须保持一致,否则计算结果将不准确。
- 如果力或面积的数值是变化的,计算得到的压强也将随之变化。
结论
本文档介绍了根据力和面积计算压强的方法和步骤。
通过使用给定的力和面积数值,可以轻松计算出压强的数值。
一、设计参数额定电压 220V ;额定电流 136A ;额定转速 1460r/min ;电枢回路总电阻 R=0.5Ω;允许电流过载倍数 λ=1.5;电势系数C e =0.132V ·min/r ;电磁时间常数T L =0.03s ;机电时间常数 T m =0.18;电流反馈滤波时间常数T oi =0.002s ;转速反馈滤波时间常数T on =0.01s要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压U *nm =U *im =10V ;两调节器的输出限幅电压为10V ;晶闸管装置放大系数Ks=40;整流装置滞后时间常数Ts=0.0017。
一、 设计计算1. 稳态参数计算根据两调节器都选用PI 调节器的结构,稳态时电流和转速偏差均应为零;两调节器的输出限幅值均选择为10V电流反馈系数;A V AV I U im /05.01365.110nom *=⨯==λβ 转速反馈系数:r V r V n U nm min/007.0min /146010max *⋅===α 2. 电流环设计(1)确定时间常数电流滤波时间常数T oi =0.002s ,按电流环小时间常数环节的近似处理方法,则 s T T T oi s i 0037.0002.00017.0=+=+=∑(2)选择电流调节器结构电流环可按典型Ⅰ型系统进行设计。
电流调节器选用PI 调节器,其传递函数为ss K s W i i i ACR ττ1)(+= (3)选择调节器参数超前时间常数:i τ=T L =0.03s电流环超调量为σi ≤5%,电流环开环增益:应取5.0=∑i I T K ,则I K =i T ∑5.0=0037.05.0=135.1 于是,电流调节器比例系数为 1.135s 0037.05.05.0i==∑=T KI (4)检验近似条件 电流环截止频率ci ω=I K =135.1 1/s1)近似条件1:ci ω ≤sT 31 现在,s T 31=30017.01⨯=196>ci ω,满足近似条件。
压强和力的计算公式在我们的日常生活中,力和压强无处不在。
当你坐在柔软的沙发上,当你踩在泥泞的小路上,当你推动一辆沉重的自行车,力和压强都在默默地发挥着作用。
先来说说力吧,力可以让物体的运动状态发生改变,也可以让物体发生形变。
力的计算公式是 F = ma ,其中 F 代表力,m 是物体的质量,a 则是物体的加速度。
比如说,一辆小汽车的质量是 1000 千克,如果它在 5 秒内从静止加速到 10 米每秒,那加速度就是(10 - 0)÷ 5 = 2米每秒平方。
通过公式计算,这个时候车所受到的力就是 1000×2 = 2000 牛。
压强呢,它反映的是压力作用效果。
压强的计算公式是 P = F/S ,P 表示压强,F 是压力,S 是受力面积。
我记得有一次去公园,看到园艺工人在修剪草坪。
他们使用的那种手动的割草机,刀片与地面接触的面积很小。
当工人用力按下割草机时,由于接触面积小,产生的压强就很大,所以能够轻松地割断草茎。
再比如说,我们平时用的图钉。
图钉的尖儿特别细,当我们把图钉按进木板时,虽然我们施加的力可能不是特别大,但因为尖儿的受力面积很小,所以产生的压强就很大,足以让图钉钻进木板里。
在建筑领域,压强的计算也非常重要。
比如建房子的时候,地基要能够承受整个建筑物的重量。
如果建筑物的总重量是 1000000 牛,而地基的面积是 100 平方米,那地基所承受的压强就是 1000000÷100 = 10000 帕斯卡。
要是压强太大,地基就可能承受不住,房子就会有危险。
在体育运动中,也有力和压强的身影。
像举重运动员,他们要举起很重的杠铃,这就需要很大的力。
而且,他们脚下的地面也要能够承受住他们用力时产生的压强。
在学习的过程中,不少同学可能会觉得力和压强的计算很头疼,但只要多联系实际,多想想生活中的例子,就会发现其实也没那么难。
就像前面提到的那些例子,都是我们身边实实在在能感受到的。
回到我们的日常生活,当我们走在雪地上,穿上雪地靴会比穿普通的鞋子更不容易陷进去,这是因为雪地靴的鞋底面积大,对雪地产生的压强小。
双电源距离保护整定计算双电源距离保护,作为电力系统中常见的一种保护方式,是为了确保电力系统的安全和稳定运行而设计的。
它主要用于保护输电线路和变电站等重要设备,一旦出现故障,及时切除故障电源,以避免故障扩散,从而保障系统的可靠性和稳定性。
双电源距离保护整定的目标是使保护范围能够覆盖整个受保护线路或设备,并能及时准确地切除故障电源。
整定时需要考虑多个因素,如线路的长度、负荷、电源接入方式等。
下面我们来了解一下双电源距离保护整定的基本步骤和方法。
首先,整定前需要了解受保护线路的电气参数,包括线路长度、阻抗和电抗等。
这些参数对整定结果有着重要的影响。
通过测量和计算,我们可以得到准确的电气参数值,为后续的整定工作提供基础数据。
其次,根据双电源距离保护的工作原理,需要确定保护的起始点和终点。
通常情况下,保护的起始点是距离保护装置所在的位置,终点是受保护设备的远端。
根据线路的特点和保护要求,可以适当调整保护的起始点和终点,以满足受保护设备的要求。
然后,根据线路的特点和故障类型,需要确定保护的动作时间和动作速度。
动作时间指的是保护装置从发生故障到切除故障电源所需的时间。
动作速度指的是保护装置在设定时间内切除故障电源的能力。
这些参数的选择需要综合考虑线路的长度、负荷和故障类型等因素,以保证保护的准确性和可靠性。
最后,根据上述参数,进行距离保护整定的计算和仿真。
通过电力系统软件进行仿真,可以模拟各种故障情况,并根据保护的要求进行整定。
计算得到的整定参数可以作为实际调试的依据,以保证保护装置的可靠性和灵敏性。
总之,双电源距离保护整定是一项关键的工作,它直接关系到电力系统的安全和稳定运行。
通过科学合理地确定保护范围和动作参数,可以提高保护装置的准确性和可靠性,减少故障对电力系统的影响。
因此,在设计和建设电力系统时,我们应该充分重视双电源距离保护整定的工作,并采取相应的措施,确保电力系统的安全运行。
压强单位换算公式:
1Psi=6.89*10^3Pa=68.9*10^-3bar
1bar=10^5Pa=14.5Psi
1Pa=10^-5bar=145*10^-6Psi
压力换算
压力1巴(bar)=105帕(Pa)1达因/厘米2(dyn/cm2)=0.1帕(Pa)
1托(Torr)=133.322帕(Pa)1毫米汞柱(mmHg)=133.322帕(Pa)
1毫米水柱(mmH2O)=9.80665帕(Pa)1工程大气压=98.0665千帕(kPa)
1千帕(kPa)=0.145磅力/英寸2(psi)=0.0102千克力/厘米2(kgf/cm2)
=0.0098大气压(atm)
1磅力/英寸2(psi)=6.895千帕(kPa)=0.0703千克力/厘米2(kg/cm2)
=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)
1物理大气压(atm)=101.325千帕(kPa)=14.696磅/英寸2(psi)
=1.0333巴(bar)
bar>psi>torr>pa
mm毫米,microns微米
在物理学中,“达因”是一个力的单位,特别用于“厘米/克/(秒的平方)”单位系统, 符号是“dyne”。
1达因(dyne)等于10的负5次方牛顿。
更进一步,达因可以定义为“使1克质量加速到1厘米/(秒的平方)所需要的力”。
“米/千克/(秒的平方)”体系中每秒钟使1千克的物体加速到1米/(秒的平方)所需力的单位,等于十万达因。
所以,1dyne=0.00001牛顿=0.000001daN
“daN”的英文就是“DecaNewton”。
“deca”表示“十, 十倍”之意;“Newton”就是牛顿。
引信双环境力模拟试验系统发射压力计算分析
丁庆新,孙广斌
Calculation Analysis on the Emission Pressure of Two Environmental Forces Simulative Experimental System for Fuse
DING Qing–xin,SUN Guang-bin
(中国石油大学(北京)机电工程学院,北京 102249)
摘要:引信双环境力模拟试验系统用来模拟引信在高转速和高冲击加速度下的工作状态,其中引信的冲击过载是通过高压气体推动冲击块碰撞获得的。
本文根据碰撞过程建立物理模型,推导高压气体发射压力计算式,最后定性分析了为提高系统的安全性而降低压力的各种影响因素。
关键字:引信;高压气体;发射压力;碰撞
1、前言
受科学技术发展的推动,兵器技术中的引信技术在不断地更新换代,但同时在引信的研制中还要从国情出发,在有限的经费情况下,保证高质量、短周期,因此引信模拟技术越来越受到重视。
引信模拟技术很早就诞生了,如振动试验、震动试验、跌落试验、冲击试验、离心试验和旋转试验等[1]。
针对引信冲击与旋转试验,设计一双环境力的模拟试验系统,该系统用电池模拟引信在高转速和高冲击加速度下的工作状态,其中电池获得高加速度是通过储气室内的高压气体推动冲击块撞击电池来实现的,要保证冲击后电池获得预期的加速度,储气室内的气压值必须精确计算,因此,合理设计冲击过程物理模型,推导冲击加速度与发射压力的数学关系式,是设计引信双环境力模拟试验系统的关键技术之一。
2、模拟试验系统组成及原理
图1 模拟试验系统结构原理图
如图1所示,模拟试验系统由动力装置、发射冲击装置、旋转装置、信号采集装置组成。
动力装置用来提供高压发射气源;发射装置的发射管内装有冲击块,高压气体排入发射管后可推动冲击块快速射出;旋转装置的高速电主轴内装有电池,电主轴带动电池高速旋转,用来模拟引信的高速旋转状态,同时从发射管射出的高速冲击块碰撞电池,用来模拟引信的过载冲击,这样就实现了引信双环境力的模拟;高速旋转的电池被冲击后的状态信息采集主要由信号采集装置完成。
系统关键部分是增加有高压储气室,高压气室的目的是为了使冲击块能够加速到较大的碰撞速度,以碰撞时的前冲加速度尽可能模拟引信过载。
3、碰撞过程的实现
图2 模拟引信过载结构示意图
如图2所示,对于引信双环境力模拟试验系统,为使电池获较得高加速度,系统采用活塞式高加速度冲击块,由高速运动的冲击块冲击电池试件而产生超高过载以激活电池试验系统开始工作前,发射阀处于关断位置,高压气源提供高压空气输入到储气室,当压力达到要求的压力时,高压气源停止供气。
当试验台电机起动并运行到一定条件,控制系统发出指令,发射阀打开,高压气体迅速排入发射筒,气体推动冲击块做功,冲击块速度由零开始瞬间加速,当冲击块脱离发射管时的瞬间速度达到最大,冲击块与电池做碰撞后,电池获得高冲击加速度。
4、碰撞过程理论分析
碰撞理论分析即简化工程分析,其特点是对碰撞过程加以简化和假设,运用数学工具和物理定律(质量守恒、动量守恒和能量守恒)建立分析模型以求解需要的参数[2]。
碰撞是一种复杂的物理现象,其持续时间极其短促,在这短暂的时间内,由于巨大的碰撞力使物体各质点产生了极大的加速度,相撞物体的速度发生了突变。
但由于碰撞力的变化规律难以测定,所以根据力的变化规律研究物体在碰撞过程中的运动状态是困难的,因此一般不用力来量度碰撞的作用,这里用动量守恒定律研究碰撞的作用。
储储储
图3 碰撞过程物理模型
如图3所示,建立储气室气体推动冲击块撞击电池夹具的物理模型,储气室体积为1V ,发射管长度为L ,半径为R ,体积为2V , 质量块1m 表示冲击块,质量块2m 表示被冲击电池。
储气室气体在释放前,气体的体积1V ,压强为1P ,当发射阀打开,气体释放,对质量块1M 做功,气体体积不断增加,增加的部分用2V 表示,压强逐渐减小,用2P 表示,气体对质量块1M 属于变力做功
⎰⋅⋅=L
dl R P J 0
22π (1)
式中 L —长管长度, R —发射管半径
假设气体推动冲击块运动可视为理想气体的绝热膨胀过程,因此这一过程满足理
想气体状态方程和绝热过程方程[3][4]
2211V P V P ⋅=⋅ 则2P 为 2
1
12V V P P ⋅=
(2) 将式(2)带入式(1),气体对1M 做的功
⎰
⋅⋅+⋅⋅⋅=L
dl l
R V R V P J 0
212
11ππ (3) 质量块1m 被高压气体推出发射管的过程中,只有气体压力对1m 做功,设质量块1m 在运动到长管口一瞬间的速度为1v
2
112
1v m J ⋅⋅=
(4) 质量块1m 脱离长管,与质量块2m 发生碰撞,1m 与2m 组成的质点系,碰撞力为内力,非碰撞力不必考虑,无外碰撞冲量,故碰撞前后质点系动量守恒[5]
,同时假设
(1)、整个碰击过程为同轴碰撞;
(2)、电池夹具的旋转对碰撞不产生任何影响; (3)、在碰撞过程中不受空气阻力的影响。
设碰撞后质量块1m 静止,质量块2m 的速度为2v ,
2211v m v m ⋅=⋅
所以
21kv v = (5)
式中1
2
m m k =
质量块2m 速度由零加速到2v ,则
t a v ⋅=2
(6)
式中 a —碰撞过载加速度 t —碰撞时间
综合式(3)(4)(5)(6)得:
22120
212
112
1t a m k dl l R V R V P L
⋅⋅⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅⋅⎰
ππ (7) 储气室发射压力的数学表达式
⎰⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅⋅=
L dl
l R V R V t a m k P 021
212
21211
*5.0ππ (8) 从式(8)可知当储气室的体积,发射管长度、直径,冲击块的质量,冲击时间确
定后,电池获得预期冲击加速度所需气压值就可确定。
5、 软件设计及计算结果分析
在实际计算中,由于式中含有积分式,手工计算比较复杂,为节省时间,提高计算精度,采用VB 开发储气室发射压力计算软件。
软件界面如图4所示,计算参数一栏输入储气室体积,发射管长度、直径,碰撞加速度、碰撞时间等参数值,便可快速的计算出储气室压力值,为模拟系统的设计提供参考依据。
图4 发射压力计算界面
模拟试验设计发射管直径60mm,冲击行程(发射管长度)1m,碰撞后预期产生10000g 的过载加速度。
表1中列出了在不同的冲击块质量、冲击时间下,储气室容积所对应
的压力值。
250 1.5 1 6.23
100 1.5 1 6.28
50 1.5 1 6.37
10 1.5 1 7.03
5 1.5 1 7.82
250 1 1 4.15
100 1 1 4.18
50 1 1 4.25
10 1 1 4.69
5 1 1 5.21
250 1.5 0.5 1.56
100 1.5 0.5 1.57
50 1.5 0.5 1.59
10 1.5 0.5 1.75
5 1.5 0.5 1.96
表1 储气室压力计算值
根据表1压力计算值,可得出以下结论:
(1)、冲击块质量1.5kg、碰撞时间1ms,预期获得10000g冲击加速度所需发射压力的变化趋势是随储气室体积的增大而降低,在设计模拟装置时,可通过调整储气室体积来保证试验系统的安全性。
(2)、在(1)的基础上将冲击块的质量降低0.5kg,预期获得10000g冲击加速度所需储气室气压值降低,因此通过适当减小冲击块质量来降低储气室内的气压值。
(3)、在(1)的基础上将碰撞时间降低0.5s,预期获得10000g冲击加速度所需储气室气压值降低,且降幅较大,大约5MPa左右,因此通过调整冲击块碰撞电池的时间来降低储气室发射压力是一种非常有效的途径。
6、结论
在双环境力模拟试验系统工作过程中,需要对不同的引信电池进行测试,其要求的过载也不尽一致,这就要求对于不同的引信电池采用不同的冲击加速度。
该要求可以通过控制驱动活塞的储气室气压值来满足,具体实现过程是根据发射压力计算软件计算气压值,再进行大量的实验,修正计算结果,校准后,准确实现被测电池不同的过载加速度。
经计算(见表1),可得出碰撞系统在10 MPa以下工作压力下完全能够满足10000g 冲击加速度的要求,且10MP的压力不属于高压的范畴,保证了模拟系统的可行性和安全性,同时在设计系统时也可通过调整储气室体积、冲击块质量、碰撞时间来降低发射压力。
参考文献
[1]关于引信模拟试验代替(减少)靶场试验的探讨[J].兵器工业部二一二所第一研究,1982.1-27.
[2]李艳.高冲击测试实验技术研究[D].太原,中北大学,2008,18-22.
[3]土金贵.气体炮原理及技术[M],北京,国防工业出版社,2001.
[4]金志明,袁亚雄.内弹道气动力学原理[M].北京,国防工业出版社,1983.
[5]土月梅.理论力学[M],北京,兵器工业出版社,1996.
基金项目:北京市机械设计及理论重点学科建设项目
作者简介:丁庆新(1960—),男,黑龙江泰来县人,教授,高级工程师,硕士,主要从事机电一体化方面的科研和教学工作。