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Principio di funzionamento di un cilindro
Il cilindro pneumatico è un “motore”, cioè un mezzo capace di generare una forza a spese di un’energia naturale;
esso infatti utilizza l’Aria Compressa (A/C) come propellente.
Figura 1
Il principio di funzionamento è opposto a quello della pompa da bicicletta, dove è la forza muscolare dell’uomo ad
agire sul pistone per immettere aria all’interno del pneumatico. Nel cilindro, invece, è la pressione dell’A/C che
agendo sulla superficie del pistone, genera una forza che lo mette in movimento, a condizione che l’aria contenuta
nella camera opposta possa scaricarsi.
Fig. 1
Affinché la pressione dell’aria possa essere interamente disponibile sulla superficie del pistone, questo deve assicu-
rare una buona tenuta, ossia evitare che l’A/C passi nella camera opposta, altrimenti si riduce la forza dell’attuatore.
Figura 2
Pos. 1
e
2:
la superficie posteriore del pistone
P
1
chiude il foro d’ingresso dell’aria. La superficie posteriore del pi-
stone
P
2
e il foro sono separati da un anello. A parità di dimensioni generali del cilindro la resa migliore per la fase
di partenza del cilindro la si ottiene con l’esempio nella Pos. 2. La superficie su cui agisce l’A/C è molto maggiore
rispetto quella nella Pos. 1.
Per il principio di
Pascal
, i pistoni
P
1
e
P
2
sono sollecitati da una forza di spinta:
F
=
p
*
S
S
=
π
*
D
2
4
1
2
Fig. 2
Figura 3
Pos. 3
e
4:
a parità di pressione, tra
S
e
F
esiste una proporzionalità quadratica: con diametro doppio la forza di
spinta quadruplica, con diametro triplo la forza aumenta di nove volte e così via.
Dati due pistoni
P
3
con diametro
D
3
= 20
cm
e
P
4
con diametro
D
4
= 10
cm
ed una pressione di alimentazione
p
= 5
bar
, (1bar = 10 N/cm
2
) calcoliamo le forze di spinta
F
3
ed
F
4
:
S
3
=
π
*
D
2
3
S
3
=
3,14 * 20
2
=
314
cm
2
4
4
S
4
=
π
*
D
2
4
S
4
=
3,14 * 10
2
=
78,5
cm
2
4
4
F
3
=
p
*
S
3
F
3
= 50
[N ⁄ cm
2
]
* 314
[cm
2
]
F
3
=
15700
N
F
4
=
p
*
S
4
F
4
= 50
[N ⁄ cm
2
]
* 78,5
[cm
2
]
F
4
=
3925
N
3
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