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Cilindro (meccanica)




Il cilindro è un componente del motore nel quale scorre con moto lineare alternato il pistone, come nella maggior parte dei motori veicolari stradali, o rotativo (motore rotativo) come nel caso di cilindri rotativi ad esempio del tipo Wankel, sia all'inverso per comprimere un fluido partendo da un moto rotante o lineare alternativo.

Indice

Introduzione


Il cilindro ha caratteristiche definite e generalmente è un corpo cavo con un rivestimento interno chiamato canna o camicia. La camicia ha una geometria tronco-conica a motore freddo, per limitare i problemi di tenuta. Sono stati creati anche cilindri ovali (Honda NR), così come anche per i motori rotativi. A completarlo al fine di ottenere quello che sarà poi chiamato blocco motore ci sono i seguenti componenti:

Il pistone, scorrendo nella camera cilindrica varia la pressione del fluido in questa.

All'interno del cilindro si possono usare fluidi diversi a seconda delle necessità e dell'impiego. I più usati sono l'aria, e in quel caso si parla di cilindro pneumatico, oppure l'olio e in quel caso si parla di cilindro idraulico.

Cilindri a fluido


I cilindri a fluido, meglio noti come cilindri pneumatici, vengono utilizzati per trasformare la pressione di un fluido (aria compressa, olio, ecc.) in una forza.

I cilindri pneumatici (detti anche pistoni pneumatici o attuatori pneumatici) vengono utilizzati per la movimentazione nella automazione industriale, utilizzano aria compressa a bassa pressione (normalmente da 2 a 10 bar) e possono raggiungere dimensioni medie (da 7 a 220 mm di diametro e oltre). La forza di spinta varia con l'alesaggio e con la pressione di alimentazione. Si va, quindi, da qualche centinaio di grammi a 4 ton.

Il gruppo cilindro-pistone può essere a effetto semplice, a doppio effetto oppure rotanti. Si dicono semplici nel caso in cui la spinta sia applicata a un solo lato del pistone. Questi possono essere muniti di molla per il ritorno automatico dello stantuffo.

Si definiscono a doppio effetto se possono compiere lavoro da entrambe le direzioni.

Sia a semplice che a doppio effetto si possono avere cilindri multi stadi e telescopici, in cui lo stelo è cavo e diventa cilindro per lo stadio successivo. Questi ultimi sono generalmente a semplice effetto e senza molla di ritorno.

Se si crea un'azione rotante allora i cilindri sono detti rotativi e possono generare moto facendo sì che il fluido compresso vada a lavorare su una palmola collegata all'asse di rotazione.

I cilindri idraulici sono in grado di compiere lavori più gravosi rispetto ai fratelli pneumatici e possono raggiungere dimensioni decisamente maggiori.

Motori volumetrici


Nel motore endotermico a movimento alternativo, il cilindro è un corpo cavo ricavato direttamente all'interno del monoblocco o impiantato successivamente. Al suo interno scorre il pistone, il cui stelo è chiamato biella. Quest'ultimo componente è collegata all'albero a gomito che trasforma il moto traslatorio in moto rotatorio.

In un motore automobilistico o motociclistico il numero di cilindri varia tra uno e sedici (come ad esempio per la Bugatti Veyron o la Cadillac V16). La numerazione dei cilindri parte dal lato distribuzione. Nonostante vengano prediletti motori con numero pari di cilindri, per l'efficienza e la rotondità di funzionamento, esistono casi di motori automobilistici con 3 o 5 cilindri, mentre soluzioni con numero dispari di cilindri più elevato non sono attualmente adottate in propulsori per automobili e mezzi terrestri generici (sebbene non siano mancati in passato studi e prototipi per competizioni).

La statunitense JRL Cycles ha realizzato una motocicletta propulsa da un motore radiale (in configurazione stellare) a 7 cilindri, disposto longitudinalmente. Il motore è prodotto dalla Rotec: di derivazione aeronautica, è raffreddato ad aria ed è uno dei motori più grandi mai montati su una motocicletta. Risulta in fase di studio una soluzione simile a 9 cilindri.

Motori 4 tempi

Motori in cui i cilindri hanno sezione circolare. Per evitare che la temperatura sviluppata durante le varie fasi del ciclo termodinamico sia troppo elevata, vengono muniti di vari sistemi di raffreddamento, che possono essere ad aria, liquido o entrambi.

Motori 2 tempi

Motori in cui i cilindri, oltre alle caratteristiche del cilindro per motore a quattro tempi, hanno degli speciali condotti chiamati travasi, fondamentali per il funzionamento del motore. Mancanti spesso, proprio per questo, delle valvole.

Un'altra peculiarità è il riscaldamento non omogeneo del cilindro, infatti si ha un maggiore riscaldamento del cilindro non solo nella zona apicale (camera di combustione), ma anche attorno alla luce di scarico, determinando un riscaldamento non omogeneo[1] rispetto a quanto invece avviene in un motore a quattro tempi.[2]

Motori Wankel

Motori aventi cilindri con le stesse caratteristiche del cilindro 2 tempi, ma con una forma di tipo epitrocoide. Questo per il principio di funzionamento del motore, in cui il pistone non ha un moto alternato, ma di tipo planetario.

Motori aeronautici stellari: esempi

Furono anche prodotti motori aeronautici con un numero dispari di cilindri. Ne fu un esempio il motore rotativo Siemens-Halske Sh III con 11 cilindri da 160 hp, raffreddato ad aria, montato sul caccia Siemens-Schuckert D.III (prodotto dal 1918).
Soluzioni con 13 cilindri o più sono state adottate in vari motori aeronautici, uno tra questi fu il Napier Sabre con 24 cilindri in configurazione ad H.

Tipologie costruttive


Esistono vari tipi di camicia:

Raffreddamento del cilindro


Lo stesso argomento in dettaglio: Impianto di raffreddamento.

Il raffreddamento del cilindro è essenziale, perché evita che il calore eccessivo provochi un grippaggio del pistone durante il suo libero scorrere nel cilindro. I tipi di raffreddamento più usati sono:

Un particolare tipo di raffreddamento ad aria prende il nome di raffreddamento ad aria forzata, in cui una ventola spinge aria fredda sul cilindro. Alcuni piccoli motori aeronautici sono progettati in modo che l'elica stessa oltre a fungere da elemento propulsivo eserciti altresì questa funzione.

Materiali dei cilindri


I materiali utilizzati per la fabbricazione dei cilindri sono:

Riparazione


Le riparazioni variano a seconda del tipo di materiale utilizzato per il cilindro.

Accorgimenti


Sui cilindri possono essere applicati determinati accorgimenti:

Note


  1. ^ Cylinder wall temperature measurement in an air-cooled two-stroke cycle (1973) , su ruor.uottawa.ca. URL consultato il 9 marzo 2014 (archiviato dall'url originale il 9 marzo 2014).
  2. ^ Carichi termici sulle pareti del cilindro di un motore a combustione interna
  3. ^ Cilindri, canne cilindro, basamenti
  4. ^ CANNE PER CILINDRI , su precombustionchambers.com. URL consultato il 21 marzo 2014 (archiviato dall'url originale il 22 marzo 2014).
  5. ^ Massimo Clarke, Dove sono i giapponesi?, in Masterbike, vol. 3, n. 8/9, agosto/settembre 2010, pp. 108-114.

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Collegamenti esterni










Categorie: Parti di motore








Data: 21.05.2020 01:36:39 CEST

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