N. Nervegna - 6/6/2000 INDICE

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1 INDICE INDICE...1 EQUILIBRAMENTO ASSIALE DI CASSETTI E OTTURATORI DI VALVOLE OLEODINAMICHE Riflessioni sulle forze di flusso Applicazioni Analisi della dipendenza delle forze di flusso dallo spostamento del cassetto Sistema a pressione costante (piccole aperture del cassetto) Sistema a portata costante (grandi aperture del cassetto) Compensazione delle forze di flusso in valvola a otturatore Distributori per il controllo del calettamento delle pale in turbine idrauliche Analisi delle forze di flusso in un otturatore...20 PRESTAZIONI DEI DISTRIBUTORI A POSIZIONAMENTO DISCRETO...23 PREMESSE SUI DISTRIBUTORI A POSIZIONAMENTO CONTINUO Servovalvole e Valvole proporzionali Geometria Classificazione...25 MANIPOLATORE OLEODINAMICO...28 CARATTERISTICHE STAZIONARIE DI CASSETTI A POSIZIONAMENTO CONTINUO Centro critico Ricoprimento positivo Ricoprimento negativo Stabilità del sistema...36 LE SERVOVALVOLE Cenni storici Introduzione Servovalvole per il controllo della portata Servovalvole nozzle-flapper Principio di funzionamento Servovalvole jet-pipe Principio di funzionamento Servovalvola a tre stadi Caratteristiche delle servovalvole Ricoprimenti Criteri distintivi tra servovalvole e valvole proporzionali Servovalvole Valvole proporzionali...50 RIFLESSIONI SULLE SERVOVALVOLE Portata attraverso un distributore a posizionamento continuo Potenza massima trasferibile al carico da una servovalvola Approccio dimensionale Studio adimensionale Criteri di scelta di una servovalvola Una applicazione pratica...58 ESEMPI DI DISTRIBUTORI Distributori ON/OFF Distributore proporzionali LS Dati tecnici del distributore PVG SISTEMA DI CONTROLLO LS LINDE Principio di funzionamento Funzionamento in condizioni di saturazione Saturazione in portata Saturazione in pressione Distributore proporzionale Linde WV Condizione di Stand-By dell impianto...70 O&P: OePcompTOC.doc - pag. 1 -

2 3.2 Valvole antishock e anticavitazione...70 VALVOLE DI CONTROLLO DELLA PRESSIONE Valvola limitatrice di pressione a comando diretto Strozzatori dinamici Valvola limitatrice di pressione pilotata Valvola Riduttrice di Pressione Valvola riduttrice di pressione pilotata...79 SIMULAZIONE DI UNA VALVOLA LIMITATRICE DI PRESSIONE A COMANDO DIRETTO Costruzione del Modello Scelta dei sottomodelli Scelta dei parametri Fluido di lavoro Comportamento in condizioni dinamiche: risposta al gradino Parametri Simulazione Conclusioni Comportamento in condizioni stazionarie: caratteristiche adimensionalizzate Variazione della rigidezza della molla (km) Variazione del precarico della molla (Fo) Variazione del diametro esterno del cassetto (D) Variazione della corsa del cassetto (xmax) Conclusioni...94 MODELLO TEORICO SPERIMENTALE STAZIONARIO DI VALVOLA RIDUTTRICE DI PRESSIONE PILOTATA Abex - Denison R4R Modello matematico Equazione di portata attraverso l'otturatore principale Equazione della quantità di moto applicata al volume di controllo lungo la direzione dell'asse Equazione di portata attraverso lo strozzatore fisso del regolatore di portata Equazione di portata attraverso lo strozzatore variabile del regolatore di portata Equazione di portata attraverso lo spillo Equazione della quantità di moto lungo la direzione applicata al volume di controllo che contiene il regolatore di portata Equazione della quantità di moto lungo la direzione applicata al volume di controllo che contiene lo spillo Apparecchiatura sperimentale Coefficienti di efflusso Caratteristiche stazionarie VALVOLE DI REGOLAZIONE DELLA PORTATA Introduzione Valvola regolatrice di portata a 2 bocche (RQ2) Una applicazione al controllo in velocità di un motore oleodinamico Modelli adimensionali Regolatrice di portata a due bocche (RQ2) Modello adimensionale della RQ Confronto tra RQ2 ed RQ ANALISI DELLA STABILITÀ DI UN SISTEMA OLEODINAMICO Analisi della stabilità Test di Hurwitz Test di Ruth Casi particolari di interesse DISPOSITIVO ELETTROIDRAULICO PER VALVOLE AD ALZATA VARIABILE (VVA) IN MCI Descrizione del principio del VVA Una soluzione pratica del VVA Schema simbologico equivalente Modello AMESim del VVA MACCHINE VOLUMETRICHE IDEALI O&P: OePcompTOC.doc - pag. 2 -

3 3.1 Cicli di lavoro Effetto della comprimibilità del fluido di lavoro Influenza della viscosità del fluido Macchine lineari Macchine rotative MACCHINE OLEODINAMICHE OPERATRICI Pompe volumetriche Caratteristiche ideali Portata istantanea e portata media Coppia istantanea e coppia media Codice in f77 per la generazione dei diagrammi Note su una pompa a tre pistoni radiali alternativa (Rexroth) Studio cinematico (Portata) Studio dinamico (Coppia) Coppia generata sull'albero: Codice in f77 per la generazione dei diagrammi Considerazioni sulla irregolarità della portata istantanea Una applicazione alla pompa a 3 stantuffi radiali (Rexroth) CARATTERISTICHE REALI Definizione dei cicli di lavoro Rendimento meccanico-idraulico Rendimento volumetrico PROTOTIPO DI POMPA A PISTONI RADIALI A CILINDRATA VARIABILE POMPA A PISTONI ASSIALI LVP48 (CASAPPA) Descrizione Limitatore di pressione assoluto (controllo PC) Limitatore di pressione differenziale (controllo LS) POMPA A PISTONI RADIALI E CILINDRATA VARIABILE VPA LIMITATORE DI PRESSIONE ASSOLUTO PER POMPA A PISTONI RADIALI VPA 20/40 (DANFOSS) Studio di componenti oleodinamici Pompa idraulica Danfoss VPA 20/ Valvola limitatrice di pressione assoluta Descrizione costruttiva Corpo valvola Barilotto a sfera Cassetto Sistema di precarico della molla Modalità di funzionamento Studio della posizione di equilibrio in regolazione Studio quantitativo Configurazioni di lavoro della valvola Descrizione delle tavole allegate VPA_03, VPA_04, VPA VPA_ VPA_ VPA_08_ LIMITATORE DI PRESSIONE ASSOLUTO NELLA VARIAZIONE DELLA CILINDRATA DI MACCHI- NE OPERATRICI Prima Configurazione Seconda Configurazione Limitatrice di pressione Attuatore di variazione della cilindrata Strozzatore laminare Alcune riflessioni sulle molle di torsione VARIAZIONE DELLA CILINDRATA IN MACCHINE OLEODINAMICHE A PISTONI ASSIALI O&P: OePcompTOC.doc - pag. 3 -

4 1. Modalità di azionamento del cilindro attuatore A Variazione manuale della cilindrata Limitatore di pressione assoluta Limitatore di Coppia (potenza costante) Caratteristica del motore termico che aziona la pompa ANALISI DINAMICA DELLA VARIAZIONE DI CILINDRATA IN MACCHINE A PISTONI ASSIALI Coppia di inerzia della piastra Coppia di inerzia degli stantuffi Ricerca della espressione della accelerazione Coppia sulla piastra dovuta a forze di massa Coppia sulla piastra dovuta a forze di pressione sugli stantuffi DISPOSITIVO DI VARIAZIONE DELLA CILINDRATA PER UNA POMPA A PISTONI ASSIALI (DOWTY) Descrizione della pompa Funzionamento della pompa Osservazioni preliminari Dispositivo preposto alla variazione della cilindrata Calcolo superficie di riferimento B Calcolo della forza risultante Equazione di equilibrio della bussola Conclusioni Pompa ferma Pompa posta in rotazione con carico nullo Pompa posta in rotazione con carico crescente POMPE A INGRANAGGI ESTERNI Volume intrappolato, volume di mandata e volume di aspirazione Evoluzione del volume intrappolato Vi POMPE A PALETTE Pompe a palette con rotore non equilibrato Pompe a palette con rotore equilibrato Pompe a palette invertite Pompe Denison Hydraulics T6C Descrizione e funzionamento Rotore Piastre Statore Paletta Pompa ZF per impiego autoveicolistico Le valvole presenti nella pompa Regolatrice di portata a 3 bocche Limitatrice di pressione pilotata Considerazioni energetiche Confronto tra le due pompe Irregolarità di portata teorica di pompe a palette con rotore non equilibrato Pompa con numero pari di palette Pompa con numero dispari di palette POMPE A INGRANAGGI INTERNI SINTESI DELLE PRESTAZIONI DI POMPE OLEODINAMICHE ACCUMULATORI Accumulatore a gravità Accumulatore a molla Accumulatore a gas compresso Dimensionamento di un accumulatore Frequenza naturale di un accumulatore Un esempio di applicazione Applicazione del nomogramma MACCHINE OLEODINAMICHE MOTRICI O&P: OePcompTOC.doc - pag. 4 -

5 1. Motori volumetrici Caratteristiche ideali Velocità angolare istantanea Pressione istantanea alla ammissione Rendimenti nelle macchine motrici volumetriche Rendimento volumetrico Rendimento meccanico-idraulico MODELLI DI PERDITA NELLE MACCHINE OLEODINAMICHE MODELLO DI WILSON Perdite di portata per trafilamenti Perdite di portata per effetto della comprimibilità Perdite di coppia per effetti viscosi termine di attrito Newtoniano termine di attrito Coulombiano Modello delle prestazioni Macchine volumetriche oleodinamiche a cilindrata variabile: estensione del modello di Wilson Ulteriori riflessioni derivanti dallo studio dei modelli di perdita SINTESI DELLE PRESTAZIONI DI MOTORI OLEODINAMICI MACCHINE ORBIT E GEROTOR Introduzione Relazioni fondamentali Macchine Gerotor Macchine Orbit Osservazioni di sintesi CARATTERISTICHE ISTANTANEE DI MACCHINE ORBIT E GEROTOR Macchine volumetriche Pompe Motori Caratteristiche Orbit e Gerotor Grado di irregolarità nelle macchine orbitali ASPETTI APPLICATIVI DELLE MACCHINE ORBITALI Introduzione Distributore e gruppo orbitale Varianti MOTORI OLEODINAMICI MOTORI INDUSTRIALI MARATHON MOTORE A PISTONI RADIALI VIKING OSSERVAZIONI SU ATTUATORI LINEARI A DOPPIO EFFETTO RENDIMENTO DI UN ATTUATORE LINEARE Stick-slip Valori pratici VERIFICA DI RESISTENZA PER UN CILINDRO OLEODINAMICO Resistenza meccanica dello stelo Calcoli CARATTERIZZAZIONE STAZIONARIA DELLA POMPA LVP Rilievo sperimentale delle caratteristiche stazionarie della pompa Esempio PNEUMATICA Applicazioni della pneumatica Gruppo di alimentazione e caratteristiche di utenza Il fluido di lavoro Accoppiamento del compressore con un serbatoio Dimensionamento del Serbatoio Lubrificatore (riferimento alla scheda PNEU2) O&P: OePcompTOC.doc - pag. 5 -

6 7. Richiami sull aria umida Riduzione della umidità relativa con metodi termodinamici Portata di aria negli strozzatori Valvole di controllo della direzione: modello di base con due strozzatori in serie Attuatori lineari pneumatici modello dinamico Modello stazionario BILANCIO ENERGETICO PER PROCESSI NON STAZIONARI IN SISTEMI APERTI Riempimento di una capacità finita attraverso uno strozzatore turbolento Componenti che introducono nei circuiti l effetto tempo RIDUTTRICE DI PRESSIONE PNEUMATICA Condizioni di regolazione Funzionamento in sicurezza: limitatrice di pressione ANALISI DEI MOTORI PNEUMATICI Ciclo di lavoro di un motore pneumatico Caratterizzazione del ciclo Calcolo della massa assorbita per ciclo: Mciclo FASE F-A (isocora) FASE A-B ( isobara) Coefficiente di riempimento Rendimento volumetrico Distribuzione Regolazione Alcuni esempi per la regolazione del motore O&P: OePcompTOC.doc - pag. 6 -