Oleodinamica e Pneumatica

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1 Facoltà di ingegneria Università di Bologna Ingegneria Meccanica (454) A-A Corso: 45! " #! : prof. Ing. Giovanni NALDI DIEM viale del Risorgimento, 4036 BOLOGNA BO Tel , Fax giovanni.naldi@mail.ing.unibo.it Sito web: http// Oleodinamica e Pneumatica 0b_richiami Princio di Pascal $&%%' ( )*+ (,-( Azione della pressione in un liquido Trascurando le variazioni idrostatiche la pressione. agisce uniformemente su tutte le pareti Torchio idraulico Moltiplicatore di pressione

2 S U 5 T 0 Z / Y X W Richiami di meccanica dei fluidi Equazione continuità = cost. ρ = ρ / Fluido incomprimibile ρ ρ = ρ = 6 = = = 3 Richiami di meccanica dei fluidi Equazione energetica forma meccanica L N + L M ρ In assenza di dissipazioni energetiche e di lavoro scambiato si ottiene il principio di Bernouilli : ; < = A 9 : <B < C C?D; 9 EE?FB < C G? = A G 9IH A 9 ED< J = A G 9D<B A :? EDA G 9 K R L R P L Q L O = 0 atm [ -3 = + VW 4

3 g h ^ ] ^ _ ` Regimi di moto Re < 300 moto laminare Re > 300 moto turbolento ρ \ ] \ Re = = µ ν d e Numero di Reynolds acb 4 = diametro idraulico f velocità media ν viscosità cinematica Area sezione di passaggio controrno bagnato 5 Legge di Newton Viscosità ik τ = µ ij Viscosità dinamica µ = lon τ lm N/m = Pa s = m/s m kg m/s /m m/s m = kg m s Viscosità cinematica ν = µ ρ 6 3

4 p Scale viscosità (dinamica) c.g.s. P = poise g/(cm s) S.I. Pa s P = 0. Pa s S.T. k p s/m cp µ µ H O,0 C = q r s t u v w x yz {Ds yr } w y z r x y~ ~r u ƒ 7 Scale viscosità (cinematica) (c.g.s.) stokes St St = cm /s cst = 0.0 cm /s E ŒŽ Ž Ž ŽŒŽ S.S.U. š œž ŽŸŽŽ Ž o Ž Ž RJ ª «ž Ž Ž Ž ªž Ž±² Ž Ž ν ˆ ˆ Š (S.I.) = m /s = 0 4 St = 0 6 cst 8 4

5 Scale di viscosità ³ µ ˆ¹ˆô»»ˆ ¼ ½ ¾ À Á  à à À 9 Scale di viscosità Ä Å ÆÇ È ÆÉÊÇ ËÌ Í ÎÏ Ð Ñ Ï Ò Ó Ð Ô Õ 0 5

6 ν Ö ( = τ τ ) M Punta livello efflusso efflusso H O (0 C) Ø ÙÚ Ø Û Ü Ý Þ Û Üß à Ú Û á â Ü ã ä å æ çè é éiê ë ì&í î î ï ð ñ ò ó ô õö&ò ó ò ø ù î î ú õû Viscosimetro Resistenza Bagno esterno 3 Termometro 4 Coppa inf. 5 Coppa sup. 6 Asta legno 7 Termometro 8 Agitatore 9 Foro efflusso ν τ efflusso ( ) = τ efflusso H O (0 C) Viscosità ü ý þ ÿ ý þ cst = mm /s = 0-6 m /s Belladonna p. 6 (B) Speich p. 88 (S) η Faisandier p. 8 (F) η ν ν ν ( (cst) = 7.5 ( ) = ) 3 γ ν (kp s/m ) (kp /dm ) ( ) 0 ν ( ) ν (cst) 0.746ν ( (kp s/m ) = ν = 3 (cst) ) 0 γ 3 / ν (kp /dm ) (m /s ) ( ) = 7.3ν ( ) 6.3 ν ( ) 6

7 I H G Viscosità!#"%$&' ( )!%"#) Conversione viscosità cinematica da E a cst 0 4 ν cst B 0 S, F ni ν E = log ( log ) Viscosità *%+,.-/#*%-/%0 *# t Oli per trasmissioni potenza temperature medie Oli per basse temperature Oli minerali : ;<8 : = > ; 5?%?#5A@ :?CB<: ; D ; :#6 8 CE = log ( F ) K 4 7

8 Oli minerali JK L#M M N OCN JL#P N Q#R#S AFNOR HH oli non inibiti HL oli con additivi anti-corrosione anti-ossidanti HM olio HL con additivi antiusura (di-alchil-tio-fosfato di zinco) HV olio HM con additivi per aumentare l indice di viscosità Oli minerali 5 cd e d st u v TVU WXUXY#Z\[#] Z\^Z _#`a b#] Z olio molto fluido per aeronautica (NATO) ( P. congelamento < -60 C) f g h h i<j i kl i m g j n m i Francia: FHS ( fluido idraulico standard AIR 350) NATO OM 5, o p p q r o H 55 USA MIL-H-5606 GB DTD 585 A olio per impieghi marini (Marine TH) ( P. congelamento < -0 C) w x y{z }~\x y\ # ƒ ~ ˆ x Olio per impianti fissi (Esso) ( P. congelamento < -40 C) Š {Œ Ž \Š \ # Ž \. š œ ž Ÿ per aeronautica < ª «ª «(MONSANTO) (Airbus da 60 a 35 C) { ± ² ³#.µ olio aeronautico per alte temperature a base di esteri silicati Concorde fino a 00 C (California Chemical (U.S.A.) 6 8

9 Ý Ü á à Ú Ú ß Û Â Ã<Ä<Å Æ ÇÄ<ÅCÈ.Å É Æ ÊÉ Å Ë ÌXÂ Í È.Í Viscosità: %¹# º»¼¹# \½ ¾ º #¾ À Á Influenza della temperatura sulla viscosità cinematica.. = Ù 00.. = Þ 00 I.V. = 0 Fluido naftenico puro a 00 F (37.8 C) Î{Ï<Ð ÎAÑ ÏÒ I.V. = 00 Fluido paraffinico puro a 0 F (98.9 C) Ó{Ô<Õ ÓAÖ Ø 7 Viscosità SAE Oli minerali Per uso motoristico â ãäå æ äçèå é ê ë 8 9

10 Viscosità: ì íî<ï ð ì ï ð ñ òì ò t Influenza della temperatura sulla viscosità cinematica (Speich) 9 Viscosità: ó#ô õ öø#ó#öø#ù úó#ú p Influenza della pressione sulla viscosità cinematica û ü ý<þ ÿ 0 0

11 ! Viscosità: µ = µ p Comprimibilità = β β = β β β H O = 000 bar =.e9 Pa olio_isotermo olio_adiabatico = 5000 bar = 7000 bar cm /dan = /bar β = modulo comprimibilità (rigidezza) /β = Coefficiente comprimibilità

12 Ñ Ó È Ñ Ñ Ñ Ê Fluidi: "$#&% #' ' ( % ) * ' ) +,(.-/( 0( % # ) Filtrabilità Potere antischiuma Demulsività Resistenza a invecchiamento : ; Proprietà anti-ruggine CBDB C> EFHGIE JJB K Solubilità aria (LMN O O&PQR ST NS ) UVW XYHZ[ \ ] ^ _`a bchdfe g h i g j k/l 0 C, 760 mm Hg 3 Fluidi: m.n&o np p q o r s p r t uqdv/q wq o nx r Punto di anilina y z{ ~} ƒ z{ ˆ { Š y ˆ {zˆ ˆ Œ Œ z D Ž ƒ & z Š Œ ~}?Œˆ ˆ { ˆ HŒ { y ƒ elevato: š œ ž Ÿ œiš šš basso: & ª «H D±ª²±± ³ Untuosità µ? µ? ¹º»¼ ½ ¾ & ÀÁº ¹ à Punto di infiammabilità ÄÅÆ ÇÈ É ÊÆ Ç Ë~Ì?ÍÎÎÏ Ê Ð Ñ Ó ÍË~Ì?ÍÒ Ç Ò ÇÔÊËHÕ Ï ÊÖÍIÍ Ï ËHËHÍØÏ Ç Ê È Ì?ÍÎÖÏ ËHÍÖ Punto di combustione Ù ÚÛ~Ü?ÚÝ ÞÙ ß Ý ÞÞààÚáâ ã äáú.ü ÚÝ â ã â Ù Úá Ù Ú.Ü?ÚÝ?Þå ÛHÚá ä 5 æ Carbone residuo ç èé êë ì 4

13 Fluidi: í$î&ï îð ð ñ ï ò ó ð ò ô õñ.ö/ñ ñ ï îø ò Punto di congelamento: ù úû ü ý þÿ üý þ ý ÿ ý ÿ ÿ ý þü ÿ ü ù ú þ þü ý ÿ ý ÿ?þ ý þÿ ÿ üý þ ù ú þÿ ÿ üý þ ü ý?ú Dÿ þÿ ÿ üý þ ù ú þÿ ÿ üý þ ý þ ý ÿ ý ÿ ÿ ü þ ý þ 5 Fluidi:!" " #! $ % " $ & '#(% " #! $ ) *+ Esteri fosforici,.- / /98:- ; / ;< Idrocarburi clorurati Resistenza alla combustione Buon potere lubrificante = AB? CD? E E? F G H Buone caratteristiche anti-ruggine Limitato indice di viscosità I J K K L M L NL O Elevata densità Incompatibilità con gomme e vernici 6 3

14 Fluidi: P7QR QS S T R U V S U W XT7Y.Z[ \ ] U Z^UQW _.\Q` ab[ U W Z[ T Soluzioni acqua-glicole (40 50%) Resistenza alla combustione Discreto potere lubrificante c d e f gh e ije k k e l mgn f ge l ok k ep Buone caratteristiche anti-ruggine Elevato indice di viscosità (q r s r tvu w x ) Elevata densità Buona compatibilità con gomme Potere distaccante per vernici Necessità di rabbocco per evaporazione acqua 7 Fluidi y.z { } z { ~ z ~ } ƒ z b } ~ z } - 8 4

15 Fluidi. ˆ Š ˆ Š Œ Ž b Š Œ Š - 9 Fluidi b š œ œ žbÿ œ

16 Fluidi b ª «b Sistema idraulico Leva idraulica Circuito idraulico elementare. Pompa. Serbatoio 3. Valvola di massima pressione 4. Cilindro idraulico 5. Cassetto didtributore 3 6

17 Sistema idraulico Valvola di massima pressione In caso di mancato assorbimento da parte del circuito idraulico, della portata elaborata dalla pompa volumetrica, la valvola di sicurezza limita il valore massimo della pressione del circuito. 33 Sistema idraulico 3 Lo stelo 6 del cassetto distributore è spostato a sinistra. Il fluido operatore entra nella camera di sinistra del cilindro attuatore e consente il rientro dello stelo. 34 7

18 Sistema idraulico 4 La velocità di rientro del pistone può essere controllata inserendo uno strozzamento sulla tubazione di ritorno (7) 35 Sistema idraulico 5 Rappresentazione di un circuito idraulico mediante simboli unificati 36 8

19 Bibliografia AA. VV., Scienzati e Tecnologi, ± ² ³ ³µ ³ 875, Mondadori,975 Belladonna Ulisse, Elementi di Oleodinamica. ¹ º» ¼.º ½ ¾» ½ ¹ ¹ À Á ¾»  ¹ À à HoepliÄ Torino, 00, 005 R, Thoma J., Introduzione all oleodinamica e ai sistemi oleodinamici, Tecniche Nuove, Milano, 983, Speich Hanno, Bucciarelli Aurelio, Oleodinamica (l ), Principi-componenti-circuiti, Tecniche Nuove Milano, 97, ÅÆ Ç ÈÉ ÈÊ Ë Æ Ì Í Î Î Æ Ì Ì ÈÏ ÐÑ Í Î Î ÈÐ Ò Æ Ó Ó ÈÔ Õ Ö Æ ÈÎ Ø Ù Ù Ú Û Faisandier Jacques, Meccanismi oleodinamici, Tecniche Nuove, Milano, 98, Mannesmann-Rexroth, Manuale di oleodinamica (il) volume : fondamenti e componenti oleodinamici Ü ÝÞ ß à á â à.ã ä ä å æ Mannesmann-Rexroth GmbH, 990, Mannesmann-Rexroth, 99, Manuale di oleodinamica (il) ç è éê ëì : fondamenti e componenti oleodinamici RI 00 9/0.0í RI 0090/04.93, Mannesmann-Rexroth GmbH, Rexroth Bosch Group, 004, Hydraulic Trainer î ï ðñ òó : Hydraulics. Basic Principles and Componenents, RI 00 90/004ô Boschõ Rexroth AG,