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- Funzionamento del contralbero
- Conformazione del contralbero
- Pistone doppio effetto: scopri come funziona!
- Pistone a singolo effetto: si trovano anche usati
- La rivoluzione dei pistoni nelle macchine elettriche: ecco il suo schema di funzionamento
Una delle componenti importanti del motore, ma spesso ignorata dai più, è il cosiddetto contralbero. Il contralbero, noto anche come albero di equilibratura, è una parte del motore necessaria per la riduzione delle vibrazioni del motore stesso.
Le vibrazioni del motore sono un fenomeno provocato dallo squilibrio dello stesso, in quanto generante una serie di forze alterne a seconda delle forze di inerzia in gioco.
In questo modo, il contralbero è un utilissimo elemento del motore che, nel momento in cui limita le vibrazioni, permette al motore di migliorare le proprie prestazioni, alla vettura di allungare il ciclo di vita, nonché al pilota di trarre vantaggio per il proprio comfort.
Funzionamento del contralbero
Per poter funzionare, deve dunque abbattere le forze di inerzia che vanno a generare le numerose vibrazioni all'interno del motore. Quindi, deve necessariamente arrivare a ruotare a una velocità pari a quella del motore, ma in maniera che sia sfasato di 180 gradi rispetto all'unità singola del motore.
Per vincere invece le forze alter di secondo ordine, dovrà arrivare ad una velocità doppia rispetta a quella del motore, e dovrà muoversi in senso opposto.
Le forze alterne del secondo ordine sono delle masse costituite da moto alternativo: esse sono il pistone e gli anelli elastici, lo spinotto e il piede di biella. Sono visibili nel motore a 4 cilindri che, data la particolarità del motore, non si possono equilibrare diversamente.
L’albero controrotante (di equilibratura) viene messo in movimento da una cinghia dentata da entrambe le parti. Questa a sua volta viene mossa dalla ruota dentata dell’albero motore, la quale possiede il doppio del numero di denti della ruota del contralbero. Di conseguenza, l’albero controrotante si muove ad una velocità doppia.
Conformazione del contralbero
Il contralbero è molto simile ad un albero normale, e dunque deve ruotare fra due cuscinetti che servono da supporto e che si trovano alle estremità dello stesso; è anche munito di una massa eccentrica che fa in modo di renderlo appunto un albero in grado di equilibrare il movimento dell'altro.
Il contralbero si trova, come il cambio, a bagno nell'olio, e dunque all'interno del carter, e per evitare che l'energia si disperda, è indispensabile rivestirlo con un cilindro che ne chiuda le estremità. In questo modo l'olio rimane fuori dal rivestimento e non interferirà con la sua rotazione e dunque con la sua funzione di eliminare le vibrazioni del motore.
La presenza di un albero controrotante è tipica dei motori a quattro cilindri montati nelle automobili di classe superiore. Il sistema, chiamato anche equilibratore dinamico, si attiva grazie ad ingranaggi e cinghie dentate, come è stato detto precedentemente.
In particolare, le cinghie dentate svolgono un ruolo fondamentale: avviano il movimento di un albero conduttore che si ripercuote anche sugli altri, quindi sono utili per dirigere la distribuzione. Queste componenti lavorano in maniera silenziosa, senza lubrificazione, vale a dire senza olio o grasso, e non hanno nemmeno bisogno di un controllo periodico della tensione.
L’equilibratore dinamico è presente anche nei motori a due cilindri per eliminare qualsiasi tipo di vibrazione e sono installati negli appositi alloggiamenti che si trovano ai lati opposti del basamento. Questo è la struttura portante del motore che viene chiuso nella parte superiore dalla testa e in quella inferiore dalla coppa dell’olio.
Il caso dei motori monocilindrici
Questi motori sono molto semplici poiché costituiti da un solo stantuffo. La forza di inerzia presente viene scomposta in: forza del primo ordine concorde e discorde, le quali hanno una frequenza uguale a quella della rotazione dell’albero motore; forza del secondo ordine concorde e discorde, con una frequenza doppia rispetto alla rotazione dell’albero motore.
Si nota che le forze di secondo ordine, e i movimenti che ne derivano, hanno un peso minore rispetto a quelle di primo ordine, e quindi risultano meno fastidiose.
Nonostante ciò, il motore monocilindrico non essendo in equilibrio ha bisogno di essere corretto per ridurre le vibrazioni dovute alle forze di inerzia. A questo punto entra in gioco il contralbero al fine di portare il motore al suo stato di equilibrio.
Pistone doppio effetto: scopri come funziona!
Uno degli elementi fondamentali del motore, destinato a svariate funzioni, è senza dubbio il pistone. I pistoni nelle automobilirisultano essere nella sua costituzione fondamentale una parte mobile destinata ad essere utilizzata in un organo idraulico; il suo uso è governato da un liquido. Nell'ambito del motore è sostanzialmente un corpo cilindrico a forma di coppa, che può essere pieno o vuoto. Il pistone comunque non è esclusivamente destinato ad essere utilizzato per i motori, ma anche per altre parti meccaniche.
In questi casi è munito di un perno che governa un altro organo meccanico ad esso collegato: è il caso questo dei sistemi frenanti delle automobili, in cui il pistone si trova nella pinza atta a premere le pastiglie dei freni sul disco.
Pistone a singolo effetto: si trovano anche usati
Si tratta di uno dei componenti sempre collocati all'interno dei cilindri. E' detto a singolo effetto in quanto è possibile governarlo in un solo verso. Nel cilindro in cui è inserito viene spinto con pressione da un liquido, in generale olio, che arriva all'interno grazie ad una pompa di tipo meccanico o elettrico, azionata dall'operatore del mezzo.
Quello di tipo pneumatico e oleodinamico, invece, viene spinto da un gas, solitamente semplice aria, immessa nel cilindro tramite un rubinetto elettronico oppure una pompa elettrica. Nel caso di sospensioni ad aria compressa, abbiamo una variante a questo sistema. In questo caso infatti si ha una quantità d'aria fissa all'interno fra cilindro e pistone, che si comporta come una molla elastica, e dunque non c'è bisogno del sistema di immissione di aria.
Per fare in modo che esso torni alla posizione di partenza, si sfrutta una molla presente nel sistema, oppure basta sfruttare la forza di gravità. Negli impianti a disco però, tende a non rientrare per nulla nella sua posizione originaria, e questo genera la classica usura delle pastiglie.
L'impianto a doppio effetto telescopico
Il pistone a doppio effetto è sempre collocato all'interno di un cilindro, a differenza di quello a singolo effetto può essere governato nei due versi di movimento grazie alla spinta di liquido, olio, oppure di gas se il movimento è di tipo pneumatico. Gli agenti responsabili del movimento (aria o olio) sono immessi nel sistema cilindro-pistone da una pompa elettrica, oppure da un rubinetto elettronico: in questo modo si ha il completo controllo del ricambio.
La rivoluzione dei pistoni nelle macchine elettriche: ecco il suo schema di funzionamento
L’alto inquinamento atmosferico e la necessità di liberarsi da alimentazioni tradizionali ma non infinite come la benzina verde ha portato allo sviluppo di macchine alimentate in maniera diversa, prodotti come per esempio le vetture elettriche o ibride. Le aziende stanno sempre di più pensando a questi tipi di mezzi e i clienti hanno dimostrato di saper apprezzare questi veicoli, tanto che negli ultimi anni è aumentata la percentuale delle vendite di queste macchine.
Dalla Germania inoltre, sta arrivando una vera e propria rivoluzione per quanto riguarda i pistoni sulle auto elettriche: la German Aerospace Center’s Institute of Vehicle Concepts ha elaborato un nuovo sistema che prevede il movimento lineare di una coppia di pistoni che sono inseriti nello stesso cilindro. La vera rivoluzione, contrariamente a ciò che succede normalmente, è unire i pistoni con delle molle pneumatiche che sono in grado di generare immediatamente l’energia elettrica.
L’unità, così ideata, si pensa che possa essere realizzata e ultimata entro un arco di tempo di cinque anni e sarebbe compatibile con diversi tipi di alimentazione, dal gas all’idrogeno per finire al gasolio. Molti addetti ai lavori sono sicuri che questo nuovo sistema sarebbe un volano per una maggior diffusione delle auto elettriche, che comporterebbe una primaria conseguenza positiva per il mondo intero: la diminuzione dell’inquinamento atmosferico che se non tenuto sotto controllo rischia di creare danni seri e gravi per tutta la società.
Il ritorno dei pistoni opposti
I motori a pistoni opposti tornano attuali. Sembra questa l’ultima novità che arriva dal campo della motoristica. Quando si parla di pistoni opposti, non si parla necessariamente di auto, visto che questo sistema abbraccia più campi, da quello aeronautico a quello marino fino ad arrivare a quello industriale, militare e ferroviario. Nel campo delle automobili, negli anni passati sono stati creati eccellenti motori seguendo questo schema (che gli addetti ai lavori definiscono “tipo Junkers”) e la loro caratteristica più importante è quella della compattezza che può portare al vantaggio di unire peso e sviluppo della potenza. Da aggiungere, per concludere il discorso, che il tema sui pistoni è legato sempre di più all’innovazione visto che con il passare degli anni gli ingegneri hanno pensato sempre ad una loro evoluzione per migliorare le prestazioni.
