Prima di descrivere la nostra soluzione riepiloghiamo quanto abbiamo sino ad ora messo in luce. Per velocità molto elevate dell’asse

(spostamenti in rapido > 20 m/min) il circuito pneumatico deve far fluire all’interno del pistone o scaricare da esso una grande portata d’aria.

 Osservando i grafici dell’andamento della pressione nella camera del cilindro, si nota come le sotto/sovrapressioni che vengono a crearsi sono

 molto grandi e quindi nocive. L’obiettivo, infatti, sarebbe quello di mantenere all’interno del cilindro una pressione costante e che compensi il

 peso della testa. Ogni scostamento dalla pressione statica di compensazione è quindi indesiderato. Se le velocità sono elevate le

 sotto/sovrapressioni  sono causate principalmente dall’ “incapacità” del circuito di smaltire o far confluire la portata richiesta. Per velocità

 inferiori ai 20 m/min la differenza di pressione risulta molto più contenuta ed è principalmente dovuta a perdite continue e localizzate nel

 circuito. Il circuito in questo caso risulta in grado di soddisfare le richieste di portata. Una volta constatata questa inefficienza del circuito

 pneumatico abbiamo deciso di proporre una soluzione mirata alla diminuzione degli scostamenti dalla pressione statica. Per diminuire i rapidi

 sbalzi di pressione la soluzione da noi proposta è quella di utilizzare un polmone in grado di assorbire le  sotto/sovrapressioni prima

 dell’intervento del regolatore. Per polmone intendiamo un accumulatore a sacca, questo tipo di apparecchio si basa sulla diversa comprimibilità

dei due gas poiché l'azoto risulta essere più comprimibile dell'aria.  Vista la necessità di avere una pressione costante l’accumulatore compensa

 dinamicamente gli inevitabili sbalzi di pressione che si verificano nel cilindro durante il ciclo operativo.

 Questo accumulatore va allacciato al circuito in corrispondenza del raccordo a T introducendo al posto di quest’ultimo un componente a quattro

 vie (croce). Questo polmone, non va a sostituire la linea, ma semplicemente la integra. Sostituendo la linea con un serbatoio si è disposti ad

accettare variazioni più ampie di pressione avendo però il vantaggio di non dover alimentare la macchina con aria compressa. La nostra  soluzione

 invece comporta ancora l’utilizzo della linea, però offre l’opportunità di ridurre notevolmente gli sbalzi di pressione andando ad incidere sia sulla

 durata dei componenti che sui consumi energetici. I componenti dell’asse, in particolare giunti, motore e vite a ricircolo di  sfere, sono

 sottoposti a cicli di fatica di minore intensità e il motore può assorbire minore energia grazie agli scostamenti di pressione più  contenuti.

A questo punto dobbiamo determinare il tipo di accumulatore, le sue dimensioni e caratteristiche. Per determinare questi parametri è necessario

fare riferimento ad un costruttore ed individuare il componente che fa al caso nostro. Poiché il nostro scopo non è ricercare la miglior soluzione

tra i costruttori, ci limitiamo a determinare le caratteristiche salienti dell’accumulatore. Per dimensionare il nostro componente

ci mettiamo nella condizione più critica, quella in cui l’asse si muove a 40 m/min e in cui si raggiungono le massime sotto/sovrapressioni.

Per prima cosa dobbiamo determinare una pressione massima di esercizio del componente. Per stabilirla osserviamo il grafico della discesa

dell'asse a 40 m/min, dove la pressione massima raggiunta è pari a 7,6 bar. Per ragioni di sicurezza assumiamo p_max= 10 bar e determiniamo ora

 la pressione minima di lavoro. Osservando il grafico della salita dell'asse a 40 m/min notiamo che la minima pressione è 2,7 bar, pertanto

assumiamo p_min=2,5 bar.  L’ultima pressione che ci resta da determinare è quella di precarica della sacca di azoto. Una relazione empirica

consigliata dai costruttori è:

Osservando i diagrammi della pressione nel cilindro, ad esempio in discesa, si nota come la pressione massima viene assunta in corrispondenza

del fine corsa del pistone. Questa affermazione è giustificata dal seguente calcolo:

Si nota che i tempi T e t corrispondono; T è il tempo, ottenuto per via grafica, che intercorre tra l’inizio del movimento e il tempo corrispondente

 al massimo nel grafico, mentre t è il tempo totale della corsa.

Osservando i grafici dell'andamento della pressione a 40 m/min sia in salita che in discesa, si può dedurre che l’accumulatore deve essere in

 grado di assorbire un volume pari al volume d'aria contenuto nei cilindri. Pertanto si ha che:

Ipotizziamo che l’azoto contenuto nella membrana interna al polmone subisca una trasformazione isoterma. Considerando l’azoto un gas perfetto,

 sono valide le seguenti relazioni:

                     

 

A questo punto abbiamo determinato tutte le caratteristiche salienti del nostro accumulatore. Ora possiamo, in base al costruttore, determinare il

 serbatoio che meglio si adatta alle nostre caratteristiche. Integrando alla linea già in dotazione sulla macchina un serbatoio di capacità pari o

 superiore a quella da noi individuata, si riescono a ridurre le variazioni di pressione. La foto sottostante mostra come sarebbe la nostra soluzione.

 

 

 

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