Cilindro (meccanica)
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Il cilindro è una attrezzatura utilizzata in meccanica per generare un moto lineare. Generalmente è formata da tre componenti fondamentali: un corpo cavo di forma generalmente cilindrica, un piattello che vi scorre all'interno in maniera ermetica, uno stelo collegato al piattello e utilizzato per ancorare la parte che si vuole muovere.
Il piattello divide la camera cilindrica in due parti. Variando la pressione nelle due camere è possibile indurre lo spostamento del piattello e del relativo stelo a lui collegato.
All'interno del cilindro si possono usare fluidi diversi a seconda delle necessità e dell'impiego, dove i più usati sono l'aria e in questo caso si parla di cilindro pneumatico oppure si usa l'olio e in questo caso si parla cilindro idraulico.
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[modifica] Motori volumetrici
Nei motori a scoppio, il cilindro è un corpo cavo è ricavato all'interno del monoblocco, o viene impiantato successivamente, dove al suo interno vi scorre il pistone, lo stelo è chiamato biella e quest'ultima è collegata all'albero a gomito che trasforma il moto traslatorio in moto rotatorio.
In campo automobilistico e motociclistico, il numero di cilindri all'interno di un motore varia tra uno e sedici (come ad esempio la Bugatti Veyron o la Cadillac V16). 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).
[modifica] Motori 4 tempi
In questi motori i cilindri hanno la forma della canna circolare, inoltre 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, a liquido o entrambi.
[modifica] Motori 2 tempi
In questi motori i cilindri hanno, oltre le caratteristiche del cilindro per motore a quattro tempi, speciali condotti chiamati travasi, fondamentali per il funzionamento del motore.
[modifica] Motori Wankel
Questi cilindri hanno le stesse caratteristiche del cilindro 2 tempi, ma con una forma della canna diversa da quella circolare, ma è di tipo epitrocoide, questo dato dal funzionamento del motore, dove il pistone non ha un moto alternato, ma di tipo planetario.
[modifica] Motori aeronautici stellari: esempi
Nonostante la rarità, esistono motori stellari aeronautici con numero dispari di cilindri. Ne è un esempio il motore Siemens-Halske Sh III 11 cilindri contro-rotanti da 160 hp, raffreddato ad aria, montato sul caccia Siemens Schuckert D.III (prodotto dal 1918).
Con 13 cilindri, c'è il motore stellare Wright R-2600-29 Cyclone montato sul North American_B-25 Mitchell. Soluzioni con 14 o più cilindri in configurazione stellare sono state adottate in numerosi motori aeronautici, uno tra questi il Napier Sabre, 24 cilindri in configurazione ad H.
[modifica] Raffreddamento del cilindro
Il raffreddamento del cilindro è essenziale, perché raffreddando il cilindro si evita che il calore eccessivo, che andrebbe altrimenti immagazzinato, provochi un grippaggio del pistone durante il suo libero scorrere nel cilindro, i tipi di raffreddamento più usati sono:
- Raffreddamento a liquido, questo tipo di raffreddamento prevede la presenza di condotti dell'acqua nel cilindro, in modo da permettere al liquido refrigerante di estrarre il calore dal cilindro e quindi raffreddarlo.
- Raffreddamento ad aria, questo tipo di raffreddamento prevede la presenza di alette mmetalliche che estendono la superficie del cilindro, in modo da migliorare lo scambio termico tra cilindro e aria.
[modifica] Materiali dei cilindri
I materiali utilizzati per la fabbricazione dei cilindri sono:
- Alluminio, è un materiale leggero, con un maggiore potere dissipante, ma data la sua dolcezza richiede dei trattamenti per poter supportare l'attrito con il pistone, come la cromato o un riporto con una lega resistente come il carburo di silicio e nichel (Ni-Kasil), in rari casi si utilizza una canna estraibile (generalmente motori di modellini).
- Ghisa, è un materiale pesante, ma che richiede solo poche lavorazioni e resiste bene agli stress termici.
[modifica] Riparazione
Le riparazioni variano a seconda del tipo di materiale utilizzato per il cilindro.
- Sostituzione canna, quest'operazione è molto semplice, ma sono molto pochi i motori che adoperano questa soluzione, che generalmente è riservata ai motori di modellini.
- Alesatura o Rettifica, quest'operazione consiste nel far ritornare la superficie del cilindro liscia ed omogenea tramite l'asportazione di materiale, quest'operazione è tranquillamente eseguibile sui cilindri in ghisa, mentre per quanto riguarda i cilindri in alluminio si può solo alesare e si devono rispettare i limiti di lavorazione del costruttore e che sono molto restrittivi, per questo si può eseguire solo se si è leggermente rovinata la superficie della canna cilindro.
- Riporto, quest'operazione consiste nel sostituire il riporto originario con uno nuovo, per far si bisogna prima rettificare e/o alesare il cilindro e poi apportare il riporto, quest'operazione è dedicata solo ai cilindri in alluminio quando questi subiscono un "grippaggio" o una "rigatura", ma è un operazione molto costosa e che non è sempre possibile eseguire
[modifica] Curiosità dal mondo
Attualmente, è stata realizzata una motocicletta dalla JRL Cycles, un'azienda statunitense, 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.