Qual è il rapporto di forza di una molla a gas?

Il quoziente della forza viene calcolato per indicare l’incremento/la riduzione di forza tra 2 punti di misurazione.

In una molla a gas a compressione, più si comprime la molla maggiore sarà la forza; vale a dire che la forza aumenta quando l’asta del pistone viene spinta all’interno del cilindro. In questo caso, infatti, il gas che si trova nel cilindro viene compresso sempre più, a causa delle variazioni di volume all’interno dello stesso. Questo processo crea un aumento della pressione, che determina la forza assiale e che a sua volta spinge l’asta del pistone.

1. Forza in lunghezza senza carico. Se la molla non viene caricata non esercita nessuna spinta.
2. Forza iniziale. A causa della forza di attrito sommata a X N prodotti dalla pressione nel cilindro, la curva mostra chiaramente che la spinta aumenta in misura abbastanza elevata non appena la molla a gas viene compressa. Una volta superato l’attrito, la curva scende. Se la molla è stata a riposo per un certo tempo, per azionare la molla a gas potrebbe essere necessaria una forza supplementare. L’esempio qui sotto mostra la differenza tra la prima e la seconda compressione della molla a gas. Se la molla a gas viene usata regolarmente, la curva della forza sarà simile a quella in basso nell’illustrazione. Se invece è stata a riposo per un certo tempo, la molla a gas presenterà una curva più simile a quella in alto nell’illustrazione.
3. Forza massima alla compressione. In realtà questa forza non può essere utilizzata nell’ambito di una struttura. Si tratta, infatti, di una spinta istantanea che si ottiene solo nel momento in cui si arresta la pressione/la corsa continua. Non appena finisce la sua corsa, la molla a gas tenta di ritornare nella posizione iniziale e quindi la spinta utile sarà minore e la curva di forza si riduce come indicato nel punto 4.
4. Forza massima generata da una molla. Questa forza si misura all’inizio della corsa di ritorno della molla. L’illustrazione mostra come una molla a gas esercita la massima spinta quando si trova ferma in questo punto.
5. Forza fornita da una molla a gas nelle tabelle. Secondo i criteri standard, la forza della molla a gas risulta dalla misurazione della spinta esercitata negli ultimi 5 mm della corsa di allungamento e da quella esercitata a riposo.
6. Quoziente della forza. Il quoziente della forza viene calcolato per indicare l’incremento/la riduzione tra i due valori espressi ai punti 5 e 4. Si tratta del coefficiente che indica quanta spinta perde la molla a gas nella corsa di ritorno dal punto massimo 4 al punto 5 (massima corsa di allungamento – 5 mm). Il quoziente della forza si calcola dividendo la forza del punto 4 per il valore del punto 5. Questo coefficiente è utile anche per un calcolo inverso. Infatti, conoscendo il quoziente della forza (v. valori nelle nostre tabelle) e la forza del punto 5 (la forza indicata nelle nostre tabelle), moltiplicando questi due valori si può calcolare la forza del punto 4.
   Il quoziente della forza dipende dal volume del cilindro considerato assieme allo spessore dello stelo del pistone e alla quantità di olio. Queste caratteristiche variano in base alle diverse misure. I metalli e i fluidi non possono essere compressi, perciò la fase di compressione all’interno del cilindro interessa soltanto il gas.
7. Smorzamento. Tra i punti 4 e 5, nella curva della forza si può notare un’inflessione. È proprio a questo punto che inizia l’azione di smorzamento della parte rimanente della corsa. Questo smorzamento viene prodotto dall’olio che deve passare attraverso i fori nel pistone. Modificando la combinazione di dimensioni del foro, quantità di olio e viscosità dello stesso olio si può modificare l’azione di smorzamento della corsa.
   Lo smorzamento non può/non dovrebbe essere del tutto eliminato poiché se una molla a gas viene compressa dal movimento improvviso del pistone e la sua corsa non viene smorzata lo stelo del pistone in fase di estensione potrebbe fuoriuscire dal cilindro.