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Forze sviluppate da un cilindro
Figura 7
Cilindro a D.E.
: una parte della superficie utile di spinta del pistone è occupata dalla presenza dello stelo pertanto
la Forza
F
sviluppata nelle due direzioni è diversa.
Cilindro a S.E.
: la presenza della molla di ritorno oppone una resistenza al senso di marcia, la Forza utile nella
direzione di lavoro, è minore rispetto a quella di un cilindro a DE. La Forza di reazione è deducibile dal diagramma
nella pagina seguente.
Grandezze che determinano il valore della Forza
F
:
• Pressione
p
.
• Superfici del pistone
S
s
e
S
t
: la superficie di spinta
S
s
e quella di trazione
S
t
sono differenti per la presenza dello stelo.
• Resistenze d’attrito μ
: si manifestano fra due superfici mobili in contatto, in particolar modo:
- tra la guarnizione tergistelo o raschiatore e lo stelo stesso;
- tra la bronzina guida stelo e lo stelo;
- tra le guarnizioni sul pistone e la camicia o profilo.
Queste resistenze incidono circa il 10% sulla Forza teorica, per comodità di calcolo si moltiplica il valore della
Forza teorica sviluppata dal cilindro per 0,9 considerato come rendimento
η
del cilindro.
Forza di un cilindro a D.E.:
in spinta
F
S
=
p * S
S
*
η
in trazione
F
T
=
p * S
T
*
η
Forza di un cilindro a S.E.:
dobbiamo considerare la presenza della molla di ritorno. La molla genera una Forza
F
m
che, con il cilindro a riposo,
è al suo valore minimo mentre, con il movimento del pistone, aumenta il suo valore sino a raggiungere il valore
massimo al termine della corsa.
(I valori minimo e massimo variano in funzione del diametro e della corsa del cilindro).
Il valore
F
m
può essere letto sul grafico e varia in base all’estensione della molla.
in spinta
F
S
= (
p * S
S
*
η
)
– F
m
in trazione
F
m
Per contenere entro limiti tollerabili lo snervamento della molla e garantire con sufficiente sicurezza il ritorno del
gruppo stelo/pistone, le corse sono limitate in funzione dei diametri e del tipo di costruzione del cilindro.
Esempio
: un cilindro ha un diametro
D
= 50
mm
e una corsa
C
= 50
mm
, quando è a riposo la molla è comple-
tamente estesa ed ha un carico
F
m
leggermente inferiore a 80
N
, quando il cilindro compie la sua corsa positiva
la molla è completamente compressa ed ha una Forza
F
m
di circa 115
N
.
20
40
60
80
100
120
N (Newton)
Fm
140
160
10
30 40 50 60 70
diam. 80-100 mm
diam. 50-63 mm
diam. 32-40 mm
corsa mm
0
20
75
Fig. 7
3
58
CAMOZZI
>
I CILINDRI