Pravděpodobně máte jeden z těch plastových tyčových měřidel v přihrádce na rukavice. Jsou všudypřítomné. Design je téměř vždy stejný: válcové tělo, malé kulaté okénko na boku a posuvná stupnice. Možná vás napadlo, proč mechanismus nevyletí z otevřeného konce, když jej přitlačíte k ventilu. Nebo vás možná jen zajímá, jak to vlastně funguje.
Odpověď spočívá v základní fyzice a jednoduché pružině.
Fyzika tlaku
Abyste pochopili, jak tlakoměr funguje, musíte nejprve pochopit, co to vlastně tlak je. Představte si blok dřeva o rozměrech jeden na jeden palec a tři stopy dlouhý. Pokud tento blok váží jednu libru a vy na něj šlápnete, vyvíjíte na vaši nohu tlak jednu libru na čtvereční palec (psi). Síla je rozložena na plochu jednoho čtverečního palce.
Pokud si vezmete 30stopou verzi stejného bloku, jeho hmotnost se úměrně zvýší. Postavení na sloup o délce 30 stop vytvoří tlak 10 psi. 300 stopový sloup vytvoří tlak 100 psi.
Tato zásada platí i pro kapaliny. Voda hluboká jednu stopu vytváří tlak asi 0,43 psi. Pokud byste byli míli pod vodou, hmotnost vodního sloupce nad vámi by byla přibližně 2 270 psi. Sloupec vody jeden míle vysoký s plochou průřezu jeden čtvereční palec by vážil 2 270 liber.
Vzduch se chová podobně. Atmosféra je asi 50 mil hluboká. Na hladině moře váží sloupec vzduchu 50 mil vysoký s plochou průřezu jeden čtvereční palec 14,7 liber. To vytváří atmosférický tlak 14,7 psi. Naše tělo je pod stejným tlakem, takže to necítíme.
Se stoupající nadmořskou výškou tlak klesá. Zde je návod, jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou:
- Hladina moře: 14,7 psi
- 10 000 stop: 10,2 psi
- 20 000 stop: 6,4 psi
- 30 000 stop: 4,3 psi
- 40 000 stop: 2,7 psi
- 50 000 stop: 1,6 psi
Jak plyny vytvářejí sílu
Uvnitř pneumatiky nebo balónu vzniká tlak při srážkách. Atomy plynu jsou v neustálém pohybu. Odrážejí se od vnitřních stěn nádoby. Rychlost těchto atomů je dána teplotou.
Při absolutní nule (0 Kelvinů) se pohyb atomů zastaví. S rostoucí teplotou se atomy pohybují rychleji. Rychlejší atomy narážejí na stěny tvrději a častěji. To vytváří vnější tlak.
Tlak v systému lze zvýšit dvěma způsoby:
1. Zvyšte teplotu.
2. Přidejte další atomy.
Při huštění pneumatiky volíte druhou možnost. Vháníte více molekul vzduchu do konstantního objemu. Pneumatika automobilu je obvykle dimenzována na 30 psi. Pneumatika jízdního kola může vyžadovat tlak mezi 60 a 100 psi. Čerpadlo nepoužívá magii; jednoduše nacpe více plynu do stejného prostoru. Nárůst počtu kolizí zvyšuje tlak.
Mechanika tyčového tlakoměru
Jak tedy jednoduchá plastová trubka změří tuto sílu?
Většina tyčových měřidel používá jednoduchý pružinový píst. Uvnitř válce je pohyblivá tyč spojená s pružinou. Na konci měřidla je ventil, který se otevře, když jej přitlačíte na dřík ventilku pneumatiky.
Když tlakoměr přitlačíte k ventilku, vzduch z pneumatiky se vrhne do duše. Tento vzduch tlačí na píst. Tlak vzduchu působí silou na povrch pístu.
Pružina tomuto pohybu odolává. Tyč se pohybuje, dokud se síla od tlaku vzduchu nevyrovná odporu pružiny. V tomto rovnovážném bodě se píst přestane pohybovat.
Poloha tyče odpovídá určitému tlaku. Posuvná stupnice na straně trubky je zarovnána s koncem tyče. Přečtete číslo, kde se píst zastaví.
Váha nevyletí, protože pružina vytváří protisílu. Pružina je kalibrována tak, aby odpovídala rozsahu tlaku typických pneumatik. Pokud je tlak příliš vysoký, pružina se dále stlačí, ale je navržena tak, aby bez poruchy vydržela maximální očekávaný tlak. Pokud je tlak příliš nízký, pružina zatlačí píst zpět.
Přesnost závisí na kalibraci pružiny a tření tyče. Levné tlakoměry mají větší tření, což vede k nepřesnostem. Lepší měřidla používají materiály s nízkým třením a užší tolerance.
Až budete příště kontrolovat tlak v pneumatikách, nezapomeňte, že vyvažujete atmosférickou sílu proti mechanickému napětí pružiny. Jedná se o jednoduché a elegantní řešení.
Proč je důležitá přesnost
Většina
Jak správně používat měřič tlaku v pneumatikách
Většina digitálních a analogových zařízení funguje na podobném principu. Uvnitř plastového nebo kovového pouzdra je jednoduchý mechanismus určený k měření tlaku. Nehádáš – měříš.
Proces se skládá ze tří kroků. Není to žádná raketová věda, ale lidé dělají chyby neustále.
První krok. Zaujměte stabilní polohu. Pokud se budete viklat, těsnění nebude bezpečné. Předkloňte se. Ujistěte se, že můžete vyvinout konzistentní sílu bez trhání nástrojem.
Druhým krokem je kontakt. Nedotýkáte se pouze dříku ventilu – vytváříte utěsněné spojení. Přitlačte špičku tlakoměru pevně k jádru ventilu. Uslyšíte zvuk. Tento syčivý zvuk znamená, že vzduch uniká z pneumatiky a vstupuje do komory tlakoměru. Uvnitř nástroje tlačí tyč proti dříku ventilu uvnitř ventilu. Tato akce snižuje jádro, což umožňuje, aby se stlačený vzduch z pneumatiky vyrovnal s vnitřním senzorem tlakoměru. Pokud neslyšíte rychlé uvolnění vzduchu, těsnění správně netěsní. Zkuste to znovu.
Třetím krokem je podívat se na hodnoty. Pokud se jedná o ukazovací nástroj, počkejte, dokud se jehla nepřestane třást. Pokud se jedná o digitální zařízení, počkejte, až se čísla ustálí. Neprovádějte měření, pokud je tlakoměr stále připojen a vzduch stále uniká. Tato hodnota bude nepřesná.
Syčivý zvuk, který slyšíte, není známkou prasklé pneumatiky. To je známka toho, že tlakoměr dělá svou práci.
Mnoho řidičů tento krok přeskakuje, protože to považuje za zdlouhavé. Místo toho používají „nakopávací test“. Ale takhle fyzika nefunguje. Slabý úchop na tlakoměru způsobuje chybu. Šikmý úhel poruší těsnění. Oba faktory vedou k nepřijatelnému poklesu tlaku.
Nedostatečný tlak snižuje účinnost paliva. Vede k nerovnoměrnému opotřebení pneumatik. Zvyšuje riziko výbuchu pneumatiky při vysokých rychlostech. Tlakoměr nelže. Stačí jej držet dostatečně dlouho, aby „mluvil“.
Mechanické srdce tlakoměru
Uvnitř pouzdra je mechanismus překvapivě jednoduchý. Představte si válec pumpy jízdního kola. Uvnitř trubky se pohybuje píst. Stěny tubusu jsou leštěné do zrcadlového lesku. Samotný píst je vyroben z měkké pryže. Pevně přiléhá ke kovu. Vnitřní povrch je potažen tenkou vrstvou oleje. Toto mazivo snižuje tření. Poskytuje také těsné utěsnění.
Když se podíváte pozorně na sestavu, píst je na jednom konci zdvihu. Limiter definuje limit na druhé straně. Mezi nimi je pružina.
Stlačená pružina tlačí píst směrem k levé straně trubky.
Toto jaro je konstantní. Je neustále pod napětím. Přinutí píst k pohybu doleva. Tím vzniká základní pozice. Tlakoměr spoléhá na tento mechanický návrat. Bez pružiny se může píst zaseknout. Přesnost klesne na nulu. Systém tuto návratovou sílu potřebuje. Potřebuje uvolnit napětí. Při každém poklesu tlaku se pružina aktivuje. Vrací píst do původní polohy. Toto je pohyb, který vidíte na číselníku. Nebo přesněji, co měří ciferník.
Mechanismus manometru
Kulovitý výstupek vlevo není jen ozdobným prvkem. Má dutý design a je speciálně navržen tak, aby se vešel přes ventilek pneumatiky. Když se na otvor podíváte pozorně, můžete vidět dvě klíčové součásti: gumové těsnění a malý pevný kolík.
Těsnění plní svou funkci přitlačením k okraji vsuvky. To vytváří utěsněnou bariéru, která zabraňuje úniku tlaku během měření. Čep zároveň funguje jako spoušť: stlačuje ventil uvnitř vsuvky a otevírá cestu pro únik vzduchu.
Tento vzduch proudí kolem čepu, prochází dutým středem koule a vstupuje do komory pístu.
Jak tlak pohybuje jehlou
Jakmile je tlakoměr připojen k vsuvce, proces začne okamžitě. Stlačený vzduch z pneumatiky se řítí dovnitř a tlačí píst doprava. Vzdálenost, o kterou se píst pohybuje, přímo odpovídá tlaku v pneumatice.
Je to jednoduchá rovnováha sil. Vzduch tlačí píst doprava a pružina odolává a tlačí jej doleva.
Tlakoměr je navržen pro maximální tlak. Řekněme v tomto příkladu, že limit je 60 psi. Pružina je přesně kalibrována pro tento rozsah:
– Při 60 psi tlak vzduchu zcela překoná odpor pružiny a posune píst zcela vpravo od trubky.
– Při 30 psi je síla poloviční. Píst se zastaví uprostřed.
– Při nižším tlaku se píst pohybuje na kratší vzdálenost.
Po sejmutí tlakoměru z vsuvky se proudění vzduchu zastaví. Pružina okamžitě převezme kontrolu a vrátí píst do původní levé polohy.
Čtení
Pro interpretaci pohybu pístu je uvnitř trubky kalibrovaná tyč :
Vysvětlení mechanismu Max-Hold
Vnitřní pružina není ve vizuálním diagramu zobrazena, ale je přítomna. Uvnitř je kalibrovaná tyč. Tyč není připevněna k pístu, pouze sedí nahoře. Spojení mezi tyčí a dorazem je těsné, téměř bez tření.
Podívejte se na sled akcí. Píst se pohybuje doprava a tlačí kalibrovanou tyč dopředu. Je to jednoduchá fyzika. Při poklesu tlaku se píst vrátí doleva. A co tyč? Zůstává na místě, fixován ve svém maximálním bodě. To vám umožní odečíst špičkový tlak po odpojení tlakoměru.
Proč se kontrolka TPMS rozsvítí, když pneumatiky vypadají normálně?
Kontrolujete pneumatiky. Vypadají napumpovaně. Palubní deska ale stále varuje. Proč?
Obvyklou příčinou je chladné počasí. V chladném počasí se vzduch stlačuje. Senzor se spustí. Světlo zhasne později, když jedete dostatečně, aby se zahřál vnitřní tlak. Nevěřte ale jen přístrojové desce. Zkontrolujte tlak v pneumatikách pomocí ručního tlakoměru. Před ignorováním varování se ujistěte, že je bezpečný pohyb.
Kde se vyrábí měřiče tlaku v pneumatikách JACO?
Na kontrole kvality záleží. Všechny produkty JACO jsou vyrobeny v USA. Každé zařízení je testováno na přesnost, než se dostane na regály obchodů. Pokud hledáte, kde se vyrábí měřiče tlaku v pneumatikách JACO, odpověď je v tuzemsku.
Jaký údaj by měl ukazovat měřič tlaku v pneumatikách?
Systémy monitorování tlaku v pneumatikách (TPMS) mají naprogramovaný rozsah tolerance. Pro přímé monitorování je tento optimální rozsah typicky 28 až 35 liber na čtvereční palec (psi). Jakákoli hodnota mimo tento rozsah aktivuje systém.
Pokud váš tlakoměr ukazuje méně než 28 psi, vaše pneumatiky jsou podhuštěné. Pokud je více než 35 psi? Možná jsou přefouknuté. Zůstaňte v tomto rozsahu pro optimální výkon a bezpečnost.
Prodávají se tyto nástroje u velkých prodejců?
Walmart prodává měřiče tlaku v pneumatikách. Přímo na jejich stránkách můžete procházet produkty a nakupovat. Toto je jedno z nejjednodušších míst k nalezení základního mechanického nebo digitálního modelu.
Více o tlaku a fyzice
Pokud vás zajímají čerpací mechanismy, ponořte se do tématu.
- Jak fungují pneumatiky
- Jak fungují balónky?
- Jak funguje potápění (SCUBA)
- Jak fungují atomy
Jak 30 kilo vzduchu v pneumatikách udrží dvoutunové auto? - Proč v závodních autech nepoužívají běžný vzduch?
- Co znamená zvýšení nebo snížení hodnot barometru?
- Můžete vysvětlit fungování přetlakových kabin letadel?
Další čtení
- Tlak a plyny
- Tlak
- TireSafety.com
- Jak kontrolovat tlak v pneumatikách
- Video GM Goodwrench
