Masz to. Najprawdopodobniej siedzi w schowku, grzechocze gdzieś w szufladzie lub jest ukryty w środkowym podłokietniku. Ten plastikowy wkład ma wielkość długopisu z przesuwaną skalą. Ufasz mu, że wiesz, czy Twoje opony są bezpieczne, czy jedziesz na „naleśniku”. Ale czy zastanawiałeś się kiedyś, jak mierzy ciśnienie bez eksplozji? Dlaczego mechanizm nie odrywa się od końca?
Odpowiedź kryje się w prostej fizyce. Mianowicie, w jaki sposób definiujemy nacisk i w jaki sposób sprężyna stawia opór.
Zrozumienie presji
Zostawmy na chwilę terminologię. Nacisk to po prostu siła przyłożona do danego obszaru. Wyobraź sobie kawałek drewna o wymiarach 1 cal na 1 cal i 3 stopy długości i ważący dokładnie 1 funt. Umieść go pionowo na palcu. Czujesz 1 funt na cal kwadratowy (psi). Powiększ. Gdyby ta sama drewniana kolumna miała 30 stóp wysokości, wywierałaby na twoją stopę nacisk 10 psi. 300 stóp? 100 psi.
Woda zachowuje się w ten sam sposób. Słup wody o głębokości zaledwie 1 stopy wytwarza ciśnienie około 0,43 psi. Zejdź milę pod wodę, a zobaczysz około 2270 psi. Jest to słup wody o powierzchni 1 cala kwadratowego i wysokości mili, ważący 2270 funtów.
Powietrze zachowuje się identycznie. Atmosfera ma „głębokość” około 50 mil. Na poziomie morza ciężar tej kolumny powietrza wypycha w dół z siłą 14,7 psi. Nasze ciała również znajdują się pod tym samym ciśnieniem, więc nie mamy poczucia, że jesteśmy miażdżeni.
Ciśnienie to zmienia się wraz ze wzrostem wysokości.
– Poziom morza: 14,7 psi
– 10 000 stóp: 10,2 psi
– 20 000 stóp: 6,4 psi
– 30 000 stóp: 4,3 psi
– 40 000 stóp: 2,7 psi
– 50 000 stóp: 1,6 psi
„Nasze ciała uważają ciśnienie barometryczne 14,7 psi za całkowicie normalne.”
Tworzenie presji
W jaki sposób powietrze stawia opór? Jest atomowy. Wewnątrz opony lub balonu atomy gazu znajdują się w ciągłym, chaotycznym ruchu. Odbijają się od ścianek pojemnika. Prędkość tych atomów zależy od temperatury. W temperaturze zera absolutnego (0 Kelwinów) ruch zatrzymuje się. Wyższe temperatury oznaczają szybsze atomy. Szybsze atomy uderzają mocniej i częściej.
Istnieją tylko dwa sposoby zwiększenia ciśnienia wewnątrz szczelnego pojemnika:
– Podnieś temperaturę: gorętsze atomy poruszają się szybciej, uderzając w ściany z większą siłą.
– Dodaj więcej atomów: Pompuj więcej gazu, uzyskaj więcej kolizji, uzyskaj wyższe ciśnienie.
Pompując oponę, nie podgrzewasz jej (no cóż, nie celowo). Wpychasz więcej cząsteczek powietrza do stałej objętości. Opona samochodowa zwykle pracuje pod ciśnieniem 30 psi. Opona rowerowa? 60–100 psi. Pompa po prostu wypycha więcej atomów w tę samą przestrzeń. Ciśnienie wzrasta, ponieważ więcej atomów uderza w gumę.
Wewnątrz manometru
Teraz spójrz jeszcze raz na ten mały manometr w kształcie długopisu. Dociskasz końcówkę do sutka. Powietrze wdziera się do środka. Dokąd on idzie? Nie tylko wypełnia pustkę. Naciska na sprężynę.
Manometr ma postać zamkniętej rurki, w której znajduje się tłok osadzony na sprężynie. Jeden koniec łączy się z szyną zbiorczą. Drugi koniec jest zamknięty, ale tłok może się ślizgać. Po dociśnięciu manometru do zaworu powietrze z opony przedostaje się do wewnętrznej komory manometru. To ciśnienie powietrza naciska na tłok, ściskając sprężynę.
Skala przesuwna znajdująca się na zewnątrz manometru jest mechanicznie połączona z tłokiem. Gdy sprężyna jest ściskana przez ciśnienie powietrza w oponie, tłok przesuwa się do wewnątrz. Waga porusza się wraz z nim. Liczba odpowiadająca krawędzi obudowy manometru? To jest presja.
Jest to bezpośrednie tłumaczenie mechaniczne. Siła równa się naciskowi razy powierzchnia. Sprężyna ma znany opór. Tłok ma znaną powierzchnię. Obliczenia przeprowadza się poprzez kompresję.
Dlaczego skala nie pęka? Ponieważ sprężyna jest zaprojektowana tak, aby wytrzymać znacznie większą siłę niż powietrze jest w stanie wytworzyć. Opona o ciśnieniu 35 psi nie wygeneruje wystarczającej siły, aby pokonać napięcie sprężyny i rozbić mechanizm. Sprężyna działa jak przeciwwaga, równoważąc ciśnienie powietrza aż do osiągnięcia równowagi.
Ale jest niuans. Te tanie manometry są notorycznie niestabilne. Dlaczego? Tarcie. Tłok powinien się ślizgać. Brud, piasek i zużycie tworzą opór. Jeżeli tłok się zacina, odczyty są nieprawidłowe. Dlatego wielu entuzjastów woli
Jak prawidłowo odczytać wskaźnik ciśnienia w oponach
Większość mechanicznych manometrów ma tę samą podstawową konstrukcję. Mają korpus, dyszę i wskazówkę lub wysuwaną łodygę, które się poruszają. Mechanizm jest prosty. Jeśli wiesz, jak działają opony, rozumiesz, że zależą one od stałego ciśnienia. Aby uzyskać dokładną wartość, należy wykonać trzy osobne kroki.
Po pierwsze, zajmij zdecydowane stanowisko. Potrzebujesz stabilnej postawy. Kołysanie przy trzymaniu manometru wprowadza błąd. Stój pewnie.
Po drugie, mocno dociśnij manometr do trzpienia zaworu. Konieczne jest utworzenie szczelnego połączenia. Tutaj zachodzi proces fizyczny. Wewnątrz manometru mały tłoczek wpycha trzpień zaworu do trzpienia zaworu. Powietrze z opony wpada do wewnętrznej komory manometru. Słyszysz to. Ten syczący dźwięk oznacza, że ciśnienie w oponach wyrównuje się z ciśnieniem na manometrze.
Pręt wewnątrz manometru naciska na trzpień zaworu wewnątrz trzpienia zaworu, uwalniając powietrze z opony.
Gdy tylko przepływ powietrza ustanie, mechanizm się uspokaja. Weź odczyty. Jeśli jest to miernik prętowy, spójrz na wystający pręt. W przypadku manometrów ze wskazówką należy sprawdzić położenie wskazówki. Ta liczba pokazuje ciśnienie statyczne. Zignoruj to, jeśli usłyszysz syczenie. Poczekaj na ciszę. Następnie zapisz wartość.
Mechanika manometru
Sercem tego manometru nie jest jakiś skomplikowany manometr cyfrowy. To jest prosta rura. Wewnątrz tej rurki znajduje się mały tłok ze szczelnym uszczelnieniem. Wyobraź sobie drążek do pompowania roweru. Wewnętrzna powierzchnia rury jest wypolerowana do stanu gładkiego. Zmniejsza to tarcie. Sam tłok wykonany jest z miękkiej gumy. Szczelnie przylega do ścian, tworząc hermetyczne uszczelnienie. Przestrzeń pomiędzy gumą a szkłem smarowana jest lekkim olejem. Zapewnia to płynność ruchu.
Spójrz na obraz. Tłok jest zamocowany na jednym końcu. Na drugim końcu znajduje się przystanek. Ogranicza ruch. Zapobiega całkowitemu wyrzuceniu tłoka. Sprężyna biegnie wzdłuż całej długości rury. Jest on ściśnięty pomiędzy ogranicznikiem a tłokiem. To napięcie popycha tłok w kierunku lewej strony rury. Stałe ciśnienie. Stała gotowość.
Zabawna kuleczka po lewej stronie to nie tylko dekoracja. To jest puste. Czy to dziura? Jest przeznaczony do mocowania na zaworze opony. Zajrzyj do środka, a zobaczysz gumową uszczelkę i mały stały kołek.
Gumowa uszczelka dociska krawędź zaworu. Zapobiega to wyciekom powietrza podczas pomiaru. Głównym zadaniem szpilki jest przepuszczanie powietrza. Wciska trzpień zaworu wewnątrz pręta, otwierając przejście. Powietrze przepływa wokół tego sworznia, przechodzi przez pustą kulę i wchodzi do komory tłoka.
Po umieszczeniu manometru sprężone powietrze z opony wypełnia dętkę. Popycha tłok w prawo. Odległość, którą pokonuje? To jest odczyt ciśnienia.
Powietrze jest wypychane w prawo. Sprężyna naciska w lewo. To jest walka wewnątrz tuby.
Załóżmy, że ten manometr ma maksymalną wartość 60 psi. Sprężyna jest skalibrowana dokładnie pod kątem tego limitu. Przy ciśnieniu 60 psi tłok osiąga skrajny prawy punkt ciągu. Przy 30 psi? W połowie drogi. Liniowy. Możliwy do przewidzenia.
Zwolnić manometr, a przepływ powietrza ustanie. Sprężyna natychmiast przywraca tłok do pozycji zerowej.
Aby odczytać wynik, wewnątrz probówki znajduje się skalibrowany pręt :
Jak analogowe mierniki ciśnienia w oponach zachowują swoje odczyty
Przyjrzyj się dokładnie mechanizmowi. Na schemacie nie ma widocznej sprężyny, ale fizyka procesu jest prosta. Kalibrowany pręt ściśle przylega do korpusu sprężyny. Nie jest on przymocowany do tłoka. Przesuwają się względem siebie ciasno, opierając się o ogranicznik.
Wciśnij manometr na zawór. Tłok porusza się w prawo. Popycha ze sobą skalibrowany pręt. Czujesz opór. Zwolnić manometr. Tłok powraca, przesuwając się w lewo. A co z drążkiem? Pozostaje na miejscu. Zawiera maksymalną wartość, którą właśnie zmierzyłeś. Dzięki temu możesz odejść i dokonać odczytów bez utraty danych.
Trzpień pozostaje w pozycji maksymalnej, aby można było odczytać ciśnienie.
To eleganckie, proste rozwiązanie techniczne. Brak baterii. Żadnego dryfu cyfrowego. Tylko fizyka. Jeśli chcesz głębiej poznać działanie tych narzędzi, dostępnych jest mnóstwo zasobów.
Często zadawane pytania dotyczące manometrów w oponach
Dlaczego lampka ciśnienia w oponach świeci się, gdy z oponami nie dzieje się nic złego?
Wińmy zimną pogodę. Wraz ze spadkiem temperatury spada również ciśnienie wewnętrzne. Kontrolka może zgasnąć po jeździe, gdy opony się rozgrzeją i wyrówna się ciśnienie. Ale nie zgaduj. Sprawdź ciśnienie za pomocą manometru. Upewnij się, że dalsza jazda jest bezpieczna.
Dlaczego świeci się kontrolka ciśnienia w oponach?
Zwykle oznacza to, że ciśnienie wykracza poza zalecany zakres. To ostrzeżenie, a nie diagnoza. Sprawdź ręcznie.
Gdzie produkowane są manometry JACO?
Kontrola jakości ma znaczenie. Wszystkie produkty JACO są produkowane i testowane w USA. Krajowa produkcja gwarantuje spełnienie określonych standardów.
Czy Walmart sprzedaje manometry do opon?
Tak. Można je znaleźć na stronie internetowej Walmartu. Jest to wygodna opcja dla podstawowych narzędzi.
Co powinien wskazywać mój manometr w oponach?
Systemy monitorowania ciśnienia w oponach (TPMS) mają zaprogramowany zakres dopuszczalnych wartości. W przypadku bezpośredniego monitorowania jest to często od 28 do 35 funtów na cal kwadratowy (psi). Jeśli manometr wskazuje odczyt spoza tego zakresu, wykonaj dalsze testy.
