Prese di forza 9. Indice

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1 Indice PRESE DI FORZA Possibilità delle prese di forza Prese di forza azionate dal cambio Prese di forza indipendenti dalla frizione Prese di forza sul motore Presa di forza - Cambio automatico 5 PRESE DI FORZA - ALLESTIMENTI 6 GRU DIETRO LA CABINA 7 Gru montata posteriormente 7 RIBALTABILI 8 Ribaltabili - Spartineve/Spandisabbia 8 BETONIERE 9 ALLESTIMENTI INTERCAMBIABILI 0 CISTERNE 0 GRUPPI FRIGORIFERI TRASPORTO MATERIALI SFUSI RACCOLTA RIFIUTI RAPPORTI DI TRASMISSIONE PER LE PRESE DI FORZA Prese di forza lente Prese di forza veloci CALCOLO DELLA POTENZA RICHIESTA E SCELTA DELLA POMPA SPECIFICHE DELLA PRESA DI FORZA 5 Grafico della potenza 5 ALBERI DI TRASMISSIONE 6 Funzionamento dell albero di trasmissione 6 Compensazione mediante giunti cardanici 7 Due configurazione di base 7 Calcolo semplificato della variazione di velocità angolare 8

2 PRESE DI FORZA Il presente manuale contiene una descrizione generale dei vari tipi di prese di forza: - Come utilizzare le prese di forza. - Come calcolare la potenza e stabilire la grandezza della pompa. Alle fine del manuale sono riportati alcuni accenni sulle teorie dell albero di trasmissione. Nello stesso capitolo, ma in un fascicolo separato, vengono descritte le diverse prese di forza Scania. Possibilità delle prese di forza Per azionare pompe idrauliche, pompe acqua, compressori o altri equipaggiamenti è necessario qualche forma di presa di forza. In base all allestimento, al tipo di esercizio e all equipaggiamento da azionare si possono scegliere prese di forza tra varie possibilità. Le prese di forza si possono suddividere in prese di forza azionate dal cambio oppure in prese di forza indipendenti dalla frizione. Prese di forza azionate dal cambio Le prese di forza azionate dal cambio sono sempre dipendenti dalla frizione, con questo si intende che il loro azionamento viene interrotto quando viene premuto il pedale della frizione. Queste prese di forza possono quindi essere usate solo con veicolo fermo, vale a dire durante l esercizio con gru e ribaltabili. Le prese di forza possono essere progettate in modo che trasmettano il movimento per mezzo di un albero di trasmissione, oppure per l accoppiamento diretto ad una pompa idraulica. 6:900 6:900 Presa di forza azionata dal cambio con accoppiamento diretto con la pompa idraulica. Presa di forza azionata dal cambio con pompa idraulica azionata da un albero di trasmissione.

3 Prese di forza indipendenti dalla frizione Una presa di forza di questo tipo non dipende dalla frizione e quindi può essere usata anche con veicolo in movimento. Gli equipaggiamenti del tipo ad azionamento con veicolo in movimento per carico e scarico, quali ad esempio una pompa idraulica per intercambiabili, devono essere mossi da una presa di forza di questo tipo. Una presa di forza indipendente dalla frizione è munita normalmente di flangia per l attacco di un albero, ma può essere progettata anche per l accoppiamento diretto di una pompa. 6:90 Presa di forza indipendente Prese di forza sul motore Le prese di forza sul motore appartengono al gruppo delle prese di forza indipendenti dalla frizione. Esse vengono impiegate normalmente per azionare equipaggiamenti da usarsi con veicolo in movimento quali: gruppi frigoriferi, dispositivi per allestimenti intercambiabili, spartineve o betoniere. 6:900 Presa di forza sul motore con pompa idraulica accoppiata direttamente

4 Presa di forza - Cambio automatico Una normale presa di forza sul cambio automatico può normalmente essere usata soltanto quando il selettore è in posizione di neutro, cioè quando il veicolo è fermo. E comunque possibile modificare l impianto di comando della presa di forza, in modo da poterla azionare anche con veicolo in movimento (selettore in drive). 6:9005 Presa di forza sul cambio automatico 5

5 PRESE DI FORZA - ALLESTIMENTI Diversi tipi ed adattamenti di prese di forza possono essere impiegati in base all allestimento adottato dal veicolo. I dati illustrati qui di seguito possono essere usati come traccia per le prese di forza disponibili per le applicazioni più comuni. Nella maggior parte di questi esempi, l unità può essere azionata in altri modi ad esempio con un motore diesel separato. Il grafico sottostante indica la potenza richiesta ed il tempo effettivo di lavoro della presa di forza nei vari campi di intervento ed offre un idea di massima dei dati delle prese di forza in relazione all utilizzo. Potenza assorbita kw 50 Allestimenti intercambiabili 0 Materiali sfusi Gru per legname 0 Cisterne carburante 0 Ribaltabile Gru 0 6: Tempo di funzionamento Ore/5 anni

6 GRU DIETRO LA CABINA. Presa di forza azionata dal cambio. Pompa idraulica a portata costante. Gruppo valvole. Serbatoio fluido idraulico Pressione impianto: bar Portata: 0-80 l/min 6:9007 Gru montata posteriormente. Presa di forza azionata dal cambio. Pompa idraulica a portata costante o variabile. Gruppo valvole. Serbatoio fluido idraulico Pressione impianto: bar Portata: l/min 6:9008 In ambedue i casi sopra indicati può essere usata una presa di forza mossa dal cambio, considerato che viene usata solo a veicolo fermo. 7

7 RIBALTABILI. Presa di forza azionata dal cambio. Pompa idraulica a portata costante. Gruppo valvole. Serbatoio fluido idraulico 5. Cilindro a semplice effetto (alimentato con fluido dalla pompa idraulica per estendersi e sollevare l allestimento; viene svuotato per mezzo del peso del cassone) 5 Pressione impianto: bar Portata: 0-00 l/min 6:9009 La pompa idraulica può essere azionata da una presa di forza sul cambio, dato che viene usata generalmente a veicolo fermo. Ribaltabili - Spartineve/Spandisabbia. Presa di forza sul motore o altro tipo di presa di forza indipendente dalla frizione. Pompa idraulica a portata variabile. Gruppo valvole. Cilindro ad effetto semplice (alimentato con fluido dalla pompa idraulica per estendersi e sollevare l allestimento; viene svuotato per mezzo del peso del cassone) 5. Serbatoio fluido idraulico 5 6:900 La differenza fra questo allestimento ed un ribaltabile convenzionale è che in questo caso il ribaltabile, spartineve e Spandisabbia devono essere usati con veicolo in moto; è quindi indispensabile una presa di forza indipendente dalla frizione. 8

8 BETONIERE 5 Alt.. Presa di forza indipendente dalla frizione. Pompa idraulica a portata variabile. Serbatoio fluido idraulico. Scambiatore di raffreddamento fluido idraulico 5. Motore idraulico 6:90 Una pompa idraulica a portata variabile con una presa di forza indipendente dalla frizione, possono essere usate con veicolo fermo per riempire e svuotare la betoniera e con veicolo in moto per controllare la velocità di rotazione del mescolatore indipendente da quella del motore. La presa di forza sul motore con la piccola pompa idraulica sono impiegate per azionare la betoniera quando il veicolo è in movimento :90 Alt.. Presa di forza sul motore. Pompa idraulica a portata costante (piccola). Presa di forza azionata dal cambio. Pompa idraulica a portata costante 5. Gruppo valvole 6. Valvola di non ritorno 7. Serbatoio fluido idraulico 8. Motore idraulico Nel trasporto Pressione impianto: bar Portata: 0 l/min Nello svuotamento della betoniera Pressione impianto: bar Portata: 50 l/min La presa di forza azionata dal cambio e la seconda pompa idraulica vengono usate per riempire e svuotare la betoniera. 9

9 ALLESTIMENTI INTERCAMBIABILI. Presa di forza sul motore o altra indipendente dalla frizione. Pompa idraulica a portata costante. Gruppo valvole. Serbatoio fluido idraulico 5. Cilindri idraulici Pressione impianto: bar Portata: 60-0 l/min 5 6:90 CISTERNE. Presa di forza azionata dal cambio. Pompa del prodotto (olio, gasolio, gas, latte ecc.) 6:90 Di solito è necessaria una presa di forza indipendente dalla frizione dato che il gancio di manovra deve essere azionato con veicolo in movimento (in retromarcia). La pompa di distribuzione può essere azionata da una presa sul cambio in quanto viene usata a veicolo fermo. 0

10 GRUPPI FRIGORIFERI 5 6 Alt.. Presa di forza sul motore. Pompa idraulica a portata costante o variabile. Serbatoio fluido idraulico. Motore idraulico 5. Compressore frigorigeno 6. Motore elettrico (per azionamento compressore frigorigeno a motore fermo) 6: Alt.. Presa di forza sul motore. Pompa idraulica a portata costante o variabile. Serbatoio fluido idraulico. Motore idraulico 5. Generatore 6. Motore elettrico 7. Compressore frigorigeno 5 6:906 In entrambe le soluzioni il compressore frigorigeno deve funzionare con veicolo in movimento, o con una presa di forza sul motore oppure con un altro tipo di presa indipendente dalla frizione.

11 TRASPORTO MATERIALI SFUSI. Presa di forza azionata dal cambio. Compressore 6:907 Il compressore è azionato da una presa di forza sul cambio poichè lavora solo a veicolo fermo. RACCOLTA RIFIUTI Alt.. Presa di forza sul motore. Pompa idraulica. Serbatoio fluido idraulico 6:908 Deve essere usata una presa di forza sul motore se l allestimento raccolta rifiuti viene usato con veicolo in movimento. Come alternativa, il veicolo può essere equipaggiato con un altra presa di forza indipendente dalla frizione o con una presa di forza sul cambio automatico.

12 Alt.. Presa di forza azionata dal cambio. Pompa idraulica. Serbatoio fluido idraulico Pressione impianto: bar Portata: 60-0 l/min 6:909 L attrezzatura di raccolta rifiuti può essere azionata da una presa di forza sul cambio, a condizione che venga usata solo a veicolo fermo. RAPPORTI DI TRASMISSIONE PER LE PRESE DI FORZA I fattori che determinano la scelta del rapporto di trasmissione per la presa di forza sono: la velocità del motore durante l uso della presa di forza, la portata della pompa o il regime degli equipaggiamenti azionati. Prese di forza lente Queste prese di forza vengono normalmente impiegate per azionare una pompa o altro utilizzatore con veicolo in movimento. Questo alfine di evitare il rischio di fuori giri dell utilizzatore. Prese di forza veloci Queste prese di forza vengono normalmente impiegate per l esercizio con veicolo fermo. Con una presa di forza veloce si ottiene una portata maggiore e consente l uso di una pompa più piccola. 6:900

13 CALCOLO DELLA POTENZA RICHIESTA E SCELTA DELLA POMPA Per evitare sovraccarichi alla presa di forza, è importante calcolare la coppia necessaria ad azionare la pompa scelta, e la potenza richiesta dalla presa di forza. La coppia (M) e la potenza (P) si possono calcolare con le formule seguenti: M = D x Pbar 6 E importante specificare le dimensioni della pompa per evitare sovraccarichi alla presa di forza e per assicurare la giusta portata del fluido idraulico al regime scelto dal motore. La mandata della pompa D, (cm ), può essere determinata con la formula seguente: D = Q x 000 N x Z 6:90 P = D x N x Z x Pbar 600 x 0,95 x 000 M = Coppia (Nm) D = Mandata pompa (cm ) Pbar = Pressione impianto (bar) 6 = Costante P = Potenza (kw) Z = Rapporto della presa di forza 0.95 = Rendimento della pompa (può variare con il tipo di pompa) Esempio di calcolo Se la pompa scelta nell esempio lavora ad una pressione, Pbar = 00 bar, quali sono potenza e coppia sulla presa di forza? D = Mandata della pompa (cm ) Q = Portata richiesta (l/min) N = Velocità del motore prefissato (giri/min) Z = Rapporto della presa di forza Esempio di calcolo Quale tipo di pompa dovrebbe essere usata se la portata richiesta è di 80 l/min, il rapporto della presa di forza è 0.8 e la velocità del motore è di 00 giri/ min? 80 x 000 D = 00 x 0,8 M = P = 75 x 00 6 = 8 Nm 75 x 00 x 0,8 x x 0,95 x 000 = 8 kw Risposta: La coppia è 8 Nm. La potenza richiesta dalla presa di forza è 8 kw. Il carico calcolato deve poi essere confrontato con il carico massimo ammesso sulla presa di forza. Risposta: alle condizioni date la mandata della pompa deve essere 75 cm. Se il carico calcolato è superiore a quello massimo ammesso per la presa di forza, bisogna sostituire la pompa con una più adeguata.

14 SPECIFICHE DELLA PRESA DI FORZA Grafico della potenza Nel grafico sono indicati i limiti di potenza entro i quali possono lavorare le varie prese di forza. Per le prese di forza azionate dal cambio sono raffigurati tre diversi tipi di impiego, cioè continuativo, intermittente (5 min.) ed istantaneo. MOTORE Giri/min. PRESA DI FORZA Giri/min. Continuativo Intermittente (max 5 min.) Istantaneo Grafico della potenza Carico sulla presa di forza 0 kw 7 kw 55 kw 7 kw 8 kw 7 kw Coppia erogata 6:90 Il limite per la potenza continuativa è stato scelto per impedire il surriscaldamento dell olio del cambio che si verificherebbe se il cambio dovesse girare sotto carico per lunghi periodi. Se la potenza continuativa richiesta è superiore a quella ammessa dal grafico, il problema potrebbe essere risolto montando sul cambio uno scambiatore di calore. Il limite per l impiego intermittente permette di lavorare con carichi superiori per tempi limitati (5 min). Il carico istantaneo è quello in cui la presa di forza può essere esposta per un tempo brevissimo, come il picco di carica che si verifica prima che si apra la valvola di scarico nell impianto idraulico. 5

15 ALBERI DI TRASMISSIONE 6:90 Funzionamento dell albero di trasmissione Montaggio dei giunti cardanici Una condizione fondamentale per una trasmissione soddisfacente tramite l albero di trasmissione è la corretta scelta degli angoli dei giunti cardanici ed il corretto orientamento dell uno con l altro. Nota! La causa più comune di vibrazione dell albero di trasmissione, è il non corretto orientamento dei giunti cardanici dell uno rispetto all altro. 6:90 6

16 Irregolarità nel movimento I giunti cardanici vengono usati per l accoppiamento di alberi disposti in modo tale da formare un angolo l uno con l altro e di alberi paralleli non allineati. Quando un tale complesso di alberi è in rotazione, si verifica un irregolarità nel movimento dei giunti cardanici. Tale variazione nella velocità angolare dipende dall angolo del giunto ed è inevitabile in un sistema che comprende giunti cardanici. Più l angolo del giunto è grande tanto più elevata sarà l irregolarità del movimento. L importanza degli angoli Se gli angoli sono di identica grandezza, l irregolarità del movimento non viene trasmessa a valle della trasmissione. Un albero di trasmissione non ha mai una velocità di rotazione costante, se non quando l angolo del giunto cardanico è pari a 0. In caso di angoli inferiori a, si possono verificare dei guasti causati da pressione sulla crociera, riducendone cosí la durata. α α 6:906 6:905 Compensazione mediante giunti cardanici Se vengono utilizzati più giunti cardanici, ogni giunto produce un irregolarità di movimento proporzionale alla sua inclinazione. Misurando gli angoli e calcolando la variazione di velocità angolare, il montaggio potrà essere adattato in modo da non produrre vibrazioni. Orientando le forcelle tubolari dell albero nello stesso piano, è possibile eliminare, o ridurre, la variazione di velocità angolare di un giunto con l altro. Un albero di trasmissione con due forcelle tubolari nello stesso piano non provoca, se gli angoli sono uguali, alcuna variazione di velocità angolare dopo il secondo giunto. Se le forcelle si trovano nello stesso piano, il primo giunto aumenta la velocità di rotazione, mentre l altro la riduce e viceversa. Lo stesso albero di trasmissione ruota in modo irregolare ad una velocità che aumenta o diminuisce ogni 90. E importante che i giunti siano orientati correttamente l uno rispetto all altro indipendentemente dal fatto che il sistema sia o meno dotato di due o più giunti. Due configurazione di base Esistono due configurazione di base per alberi di trasmissione. Vengono denominate con Z e con W. Esistono inoltre delle combinazioni tra loro. Configurazione Z L albero trainante e l albero trainato sono perfettamente, o quasi, paralleli. Configurazione W L albero trainante e l albero trainato non sono paralleli. Z W 6:907 7

17 Calcolo semplificato della variazione di velocità angolare Il calcolo completo delle irregolarità di movimento del sistema di alberi, è molto complicato. Qui di seguito viene pertanto descritto un metodo semplificato per il calcolo della velocità angolare. α α 6:908 Se tutti gli angoli sono inferiori a, raramente si verifica il problema di variazione della velocità angolare. Tali sistemi non necessitano perciò di particolari attenzioni. α α Alberi di trasmissione con due giunti cardanici Le forcelle tubolari e dell albero di trasmissione sono nello stesso piano. Gli angoli dei giunti sono differenti e l albero trasmette quindi a valle le variazioni di velocità. Angolo del giunto α = 7 Angolo del giunto α = 8 La seguente formula può essere usata quando le forcelle dei giunti cardanici sono nello stesso piano: α - α = variazioni della velocità angolare se i giunti sono orientati nello stesso piano. (7x7) - (8x8) = -5 α α α + α 6:909 La variazione della velocità angolare è quindi (-) 5 unità. (Il segno - non ha significato). Se i giunti non fossero montati correttamente sull albero e le forcelle fossero nello stesso piano, vanno sommate le variazioni di velocità angolare. Conseguenze della variazione in velocità angolare Normalmente si può ritenere la resistenza della trasmissione non influenzata dalla variazione angolare fintanto che essa rimane tra i giunti. Comunque, l irregolarità del movimento può produrre vibrazioni e rumori che talvolta possono disturbare il comfort. α + α =variazioni di velocità angolare se i giunti non sono stati orientati correttamente (cioè girati di 90 ). (7x7) + (8x8) = + La variazione di velocità angolare è eccessiva per un impiego continuo. Può ritenersi accettabile solo in casi limite, per brevi periodi e per carichi leggeri. 8