[Mechanica] Krachtenspel in een balg

wiersma

Exact, eigenlijk heeft mijn vraag misschien meer betrekking op Statica en Sterkteleer dan op Dynamica bijvoorbeeld.

marcus

Je moet volgens mij kijken naar het oppervlak van de tafel (of liever de luchtlaag er vlak boven, het gat mag je bij deze oppervlakte rekenen) dat de boel draagt omdat je ervan uit mag gaan dat er geen trek- of drukkracht staat op de verbinding tussen tafel en balg. De tafel levert de reactiekracht die in F resulteerd en die is de druk vermenigvuldigt met het oppervlak dat je krijgt als je van Do uitgaat.

kotje

Als na alle manipulaties( eventueel wet Boyle-Mariotte toepassen bij bv samendrukken

\(P_1V_1=P_2V_2\)

bij temperatuur constante dan moet ge de bekomen druk vermenigvuldigen met

\(D_0\)

om de kracht te bekomen

wiersma

Je moet volgens mij kijken naar het oppervlak van de tafel (of liever de luchtlaag er vlak boven, het gat mag je bij deze oppervlakte rekenen) dat de boel draagt omdat je ervan uit mag gaan dat er geen trek- of drukkracht staat op de verbinding tussen tafel en balg. De tafel levert de reactiekracht die in F resulteerd en die is de druk vermenigvuldigt met het oppervlak dat je krijgt als je van Do uitgaat.

Het is inderdaad van belang dat de ophanging een reactiekracht levert, maar is het niet zo dat door de golven, en door de tegenover elkaar liggende krachten, de krachtjes op de buitenste schijf van het bovenoppervlak, buiten Di dus, wegvallen tegen de krachtjes aan de onderkant van die bovenste winding, enzovoort naar beneden toe?

Jan van de Velde

maar is het niet zo dat door de golven, en door de tegenover elkaar liggende krachten, de krachtjes op de buitenste schijf van het bovenoppervlak, buiten Di dus, wegvallen tegen de krachtjes aan de onderkant van die bovenste winding, enzovoort naar beneden toe?

Daar lijkt het op, (ik heb niet het gevoel dat ik daar uit ga komen), maar je hebt een oneven aantal van die vlakjes getekend tussen alle Di's en Do's, dus er blijft netto een Do over. Dus áls al die ringetjes wegvallen, blijft wél de bovenkant over:

Code: Selecteer alles

 ______________________



/

Schwartz

Volgens mij is het gat waar de druk op staat inherent aan het probleem.

Een gaatje van 1 mm is gelijk aan die van 10 mm of 10 cm.

(het duurt wel langer voor de F op zijn maximum is bij een gaatje van 1 nanometer (indien er tegendruk is))

Dus het oppervlak van de top van de balg moet men berekenen.

Druk is iets met oppervlak.

Dus de kracht is simpel te berekenen.

Indien de balg geen tegenkracht ondervindt zal de kracht de balg vervormen totdat er een balans is tussen de veerkracht van de balg en de kracht op het balg oppervlak.

Dit alles is natuurlijk alleen indien de P waarde constant is.

Indien de tegenkracht op de balg groter is dan de kracht zal de balg in elkaar klappen.

Dit gaat net zo ver door totdat de veerkracht van de balg de tegenkracht op de balg compenseert.

Dus uitgaande van de tekening is de F nul omdat er geen tegenkracht is waardoor de balg zichzelf geheel zal opblazen totdat de balg in evenwicht is.

Indien men ventielen gaat toepassen bekomt men een ander verhaal.

Helly1975

De vraag die hier simpel wordt gesteld is uit te rekenen door het oppervlak = PI/4(D+d/2)² en deze te vermenigvuldigen met de interne druk en als ik dit los laat op jou tekening dan is het, wat Schwartz ook terecht opmerkt, F=0, immers een kracht vanuit de balg treedt pas op als er iets op tegengestelde richting op werkt.

Er missen m.i. nogal wat gegevens voor een eenduidige oplossing. Je hebt het over een balg die je gebruikt om iets op te vangen. Balgen worden meestal gebruikt om verplaatsingen als gevolg van hoge temperaturen, die weer resulteren in krachten, tussen 2 vaste punten op te vangen of met 1 vast punt om demping te creëren van een gewicht wat rust op deze balg. Ik kan uit jou verhaal niet halen wat de toepassing is van deze balg en deze vraag is dan ook enkel te beantwoorden dat er een verplaasting van de balg optreedt maar optredende uitwerkende kracht van 0

Mocht je de balg gebruiken voor het opvangen van uitzettingen als gevolg van hoge temperaturen dan komt er nogal wat meer bij kijken om F te bepalen (als gevolg van de nodige correcties die je krijgt van de drukken en uitzetting als gevolg van de rekgrenzen en E modules bij operating tempratuur en montage temperatuur)

wiersma

Helly1975 schreef:Er missen m.i. nogal wat gegevens voor een eenduidige oplossing. Je hebt het over een balg die je gebruikt om iets op te vangen. Balgen worden meestal gebruikt om verplaatsingen als gevolg van hoge temperaturen, die weer resulteren in krachten, tussen 2 vaste punten op te vangen of met 1 vast punt om demping te creëren van een gewicht wat rust op deze balg. Ik kan uit jou verhaal niet halen wat de toepassing is van deze balg en deze vraag is dan ook enkel te beantwoorden dat er een verplaasting van de balg optreedt maar optredende uitwerkende kracht van 0

Mocht je de balg gebruiken voor het opvangen van uitzettingen als gevolg van hoge temperaturen dan komt er nogal wat meer bij kijken om F te bepalen (als gevolg van de nodige correcties die je krijgt van de drukken en uitzetting als gevolg van de rekgrenzen en E modules bij operating tempratuur en montage temperatuur)

De balg wordt gevuld met een medium onder druk p, en is aan de onderzijde opgehangen aan de "vaste wereld". Als ik een equilibrium van de balg zou tekenen, zou dus de onderkant er hetzelfde uitzien als de bovenkant, met een resultantekracht F'. Door verhitting neemt inderdaad vervolgens de druk toe, en daardoor zal de balg in verticale richting groter worden (de druk is niet zodanig groot dat de zijwanden de horizontale kracht niet aankunnen). Maar voor nu gaat het me om de statische situatie met constante temperatuur, druk volume.

Oftewel, het gedrag van de balg onder een bepaalde verticale belasting is bekend, maar het gaat me om de grootte van die belasting op de bovenkant bij een drukverschil tussen binnen en buiten.

De vraag die hier simpel wordt gesteld is uit te rekenen door het oppervlak = PI/4(D+d/2)² en deze te vermenigvuldigen met de interne druk en als ik dit los laat op jou tekening dan is het, wat Schwartz ook terecht opmerkt, F=0, immers een kracht vanuit de balg treedt pas op als er iets op tegengestelde richting op werkt.

Wat me opvalt is dat je uitgaat van het gemiddelde oppervlak (of liever, het oppervlak met het gemiddelde van de twee diameters Di en Do), terwijl andere reacties tot nu toe pleitten voor het grootste oppervlak. Zou je dat kunnen uitleggen?

Helly1975

Wat me opvalt is dat je uitgaat van het gemiddelde oppervlak (of liever, het oppervlak met het gemiddelde van de twee diameters Di en Do), terwijl andere reacties tot nu toe pleitten voor het grootste oppervlak. Zou je dat kunnen uitleggen?

Het effectieve oppervlak van een compensator wordt in de praktijk empirisch bepaald. Dit doet de fabrikant door de kracht te meten bij een gegeven druk op de uiteinden van de balg. Doordat de lengte varieert, verandert ook het effectieve oppervlak. Je moet bij het doorrekenen dan ook altijd de gegevens van de fabrikant hanteren.

Voor een gemiddelde doorrekening kan je gewoon de formule gebruiken die ik plaatste. Maar dan alleen als het een doorlaat is voor vloeistoffen en gassen in een leidingsysteem. Ik zit nog eens naar je tekening te kijken, en de bovenkant is dicht? Je blaast hem alleen op?. (Sorry ik zit in de leidingen branche en wordt bij balgen in leidingsystemen als doorlaat "getriggerd").

Als de bovenkant geheel is afgesloten dan komt het oppervlak van Do er ook nog bij dus oppervlak wordt dan -> Pi/4 (D+d/2)² + Pi/4(d)² .

<EDIT> ik heb er nog eens aan gerekend, het oppervlakje van de Do komt er niet bij. Je pakt ook bij een afgesloten balg alleen het gemiddelde oppervlak.

Jan van de Velde

ik heb er nog eens aan gerekend, het oppervlakje van de Do komt er niet bij. Je pakt ook bij een afgesloten balg alleen het gemiddelde oppervlak.

En dat kan ik niet meer rijmen. Jullie zijn het er kennelijk over eens dat de rest van de balg hoogstens een veerkracht levert, en dat het drukverschil dáár geen invloed op heeft.

Dus knip ik die rest van de balg er (in gedachten) even van tussen, toch?.

Maar nu klopt volgens mij Helly's sommetje niet. Ik zou zeggen dat er een naar boven gerichte kracht wordt uitgeoefend gelijk aan druk x horizontale oppervlakte (en dat is dus een cirkel met een straal ergens tussen Do en Di in, plus een integraaltje voor de bovenwaarts gerichte componenten in de bocht die nog binnen de rest van Do valt. En dat levert volgens mij een grotere straal dan het gemiddelde van Do en Di, laat staan dat ik Do helemaal buiten beschouwing zou laten.

Bart

De verticale wand van de balg zal inderdaad niet bijdragen aan de kracht F als gevolg van het drukverschil dat er op werkt. Het enige wat er kan gebeuren is de vertical wand onder de druk bezwijkt, want deze wand ondervindt wel interne spanningen als gevolg van dit drukverschil, maar dat geval wordt niet meegenomen in deze opgave.

Wat er dan nog overblijft is de druk die op de bovenwand werkt. Door het oppervlak van de bovenwand te vermenigvuldigen met deze druk verkrijgt men de gevraagde kracht. De details zitten hem in de vorm van het oppervlak tussen D0 en D1. Als men echter aanneemt dat D1 veel groter is dan het verschil tussen D1 en D0, dan is het niet-lineair effect van het oppervlak te verwaarlozen. Dus of je als diameter dan D1, D0 of het gemiddelde neemt is in dat opzicht niet belangrijk meer.

Jan van de Velde

Voordat er misverstanden ontstaan, is Bart het er wel mee eens dat in het onderhavige plaatje het verschil tussen Di en Do absoluut niet te verwaarlozen is?

Bart

Is het plaatje op schaal getekend dan?

Schwartz

De F van de balg wordt bepaald door de atomen die tegen de plaat aanbotsen.

Als deze atomen kinetische energie afstaan ontstaat er een positieve F.

Indien er sprake zou zijn van een vacuum dan is de F altijd een 0.

Vanuit die zienswijze kan men bepalen wat de resultante kracht is ingaande het nuttige oppervlak.

Jan van de Velde

Vanuit die zienswijze kan men bepalen wat de resultante kracht is ingaande het nuttige oppervlak.

En we waren dus juist bezig om dat nuttige oppervlak te bepalen. [rr]

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg

Re: [Mechanica] Krachtenspel in een balg