Azionamenti oleoidraulici

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1 Azionamenti oleoidraulici p. 1/40 Azionamenti oleoidraulici LE IMMAGINI CONTENUTE IN QUESTA SERIE DI SLIDES SONO TRATTE DA: Il nuovo manuale di oleodinamica, vol.1 - Oleodinamica: fondamenti e componenti - MANNESMANN REXROTH Catalogo pompe a pistoni radiali - MOOG Catalogo pompe a palette serie VMQ - EATON VICKERS

2 Azionamenti oleoidraulici p. 2/40 Introduzione L Oleoidraulica è una tecnica di azionamento che utilizza come vettore dell energia un liquido. Il fluido (tipicamente olio minerale) può essere considerato con buona approssimazione incomprimibile.

3 Azionamenti oleoidraulici p. 3/40 Caratteristiche Vantaggi: Rapporto peso/potenza molto favorevole. Il fluido garantisce l azione lubrificante e consente anche l asportazione di calore. Regolarità di movimento alle bassissime velocità. Svantaggi: Necessità di un apposito impianto per la generazione dell energia. L olio minerale è un fluido altamente inquinante e infiammabile. Particolare attenzione al filtraggio del fluido.

4 Azionamenti oleoidraulici p. 4/40 Generazione dell energia La generazione dell energia avviene mediante l utilizzo di pompe volumetriche. Consentono di ottenere pressione molto elevate con dei buoni rendimenti.

5 Azionamenti oleoidraulici p. 5/40 Pompe volumetriche La portata assume un andamento periodico in un ciclo. Le fluttuazioni di portata sono caratterizzate dal grado di irregolarità della pompa: i = Q max Q min Q p In realtà vengono utilizzati più cilindri pompanti, ma sempre in numero dispari.

6 Azionamenti oleoidraulici p. 6/40 Condizioni ideali Detta D p la cilindrata al radiante, la portata della pompa sarà: Q pi = D p θ p La potenza meccanica fornita dal motore e quella fornita dalla pompa: W m = T pi θ p = W o = p p Q pi T pi = D p p p

7 Condizioni reali La portata volumetrica è in realtà minore di quella ideale a causa di trafilamenti, difetti di riempimento..ecc. η v = Q p D p θ p rendimento volumetrico A causa di fenomeni dissipativi come l attrito la coppia è maggiore di quella ideale. η m = D pp p T p rendimento meccanico Considerando le potenze in ingresso e in uscita: η g = W o W m = η v η m rendimento globale Azionamenti oleoidraulici p. 7/40

8 Azionamenti oleoidraulici p. 8/40 Pompa a viti Cilindrata: da 15 a 350 cm 3 Pressione max esercizio: 200 bar Velocit di rotazione: da 1000 a 3500 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.85

9 Azionamenti oleoidraulici p. 9/40 Pompa ad ingranaggi esterni Cilindrata: da 0.2 a 200 cm 3 Pressione max esercizio: 300 bar Velocit di rotazione: da 500 a 6000 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.80

10 Azionamenti oleoidraulici p. 10/40 Pompa ad ingranaggi interni Cilindrata: da 3 a 250 cm 3 Pressione max esercizio: 300 bar Velocit di rotazione: da 500 a 3000 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.80

11 Pompa a palette Azionamenti oleoidraulici p. 11/40

12 ompa a palette a cilindrata variabile Azionamenti oleoidraulici p. 12/40

13 Azionamenti oleoidraulici p. 13/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri rotanti

14 Azionamenti oleoidraulici p. 14/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri rotanti (schema)

15 Azionamenti oleoidraulici p. 15/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri stazionari

16 Azionamenti oleoidraulici p. 16/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri stazionari (funzionamento del pompante)

17 Azionamenti oleoidraulici p. 17/40 Pompa a pistoni assiali A piastra inclinabile

18 Azionamenti oleoidraulici p. 18/40 Pompa a pistoni assiali A testa inclinabile

19 Azionamenti oleoidraulici p. 19/40 Accumulatori A peso e a molla A gas

20 Azionamenti oleoidraulici p. 20/40 Valvole limitatrici di pressione Ad azione diretta

21 Azionamenti oleoidraulici p. 21/40 Valvole limitatrici di pressione Pilotate

22 Azionamenti oleoidraulici p. 22/40 Valvole riduttrici di pressione Ad azione diretta

23 Azionamenti oleoidraulici p. 23/40 Valvole riduttrici di pressione Pilotate

24 Azionamenti oleoidraulici p. 24/40 Valvole regolatrici di portata Ad azione diretta

25 Azionamenti oleoidraulici p. 25/40 Valvole regolatrici di portata Pilotate

26 Azionamenti oleoidraulici p. 26/40 Distributori valvole di regolazione della direzione del flusso

27 Motore idraulico stellare Azionamenti oleoidraulici p. 27/40

28 Motore idraulico ad ingranaggi Azionamenti oleoidraulici p. 28/40

29 Azionamenti oleoidraulici p. 29/40 Cilindri ideali (generatori di velocità) Forza esercitata: Velocità F mi = p m A dove: p m = p 1 p 2 ẋ m = Q mi A (Q m = Q 1 = Q 2 ) Potenza meccanica erogata e idraulica assorbita: W mi = F mi ẋ m = W o = p m Q mi

30 Azionamenti oleoidraulici p. 30/40 Motori ideali (generatori di velocità) Velocità θ m = Q mi D m Potenza meccanica erogata e idraulica assorbita: W mi = T mi θm = W o = p m Q mi T mi = D m p m

31 Azionamenti oleoidraulici p. 31/40 Attuatori reali Trafilamenti e difetti di riempimento portate superiori a quella ideale: θ m η v = Q mi = D m Q m Q m rendimento volumetrico Fenomeni dissipativi coppia (forza) erogata minore di quella ideale: η m = T m T mi = T m D m p m rendimento meccanico

32 Azionamenti oleoidraulici p. 32/40 Attuatori reali Le prestazioni globali vengono valutate attraverso il rendimento globale η g = W m W o = T mθ m p m Q m = θ md m Q m T m p m Q m = η v η m

33 Azionamenti oleoidraulici p. 33/40 Comprimibilità del fluido La comprimibilità dell olio può essere valutata attraverso il coefficiente di elasticità a compressione cubica: ǫ = dp dv V dp = variazione di pressione imposta al volume V dv = variazione di volume conseguente alla variazione di pressione dp A causa della presenza di aria in soluzione si deve far riferimento ad un coefficiente di elasticità a compressione cubica equivalente ǫ e più piccolo.

34 Azionamenti oleoidraulici p. 34/40 Rigidezza di un cilindro Per la camera 1 si può scrivere: K 1 = df 1 dx df 1 = Adp 1 dp 1 = ǫ e dv 1 V 1 dv 1 1 K 1 = Aǫ e V 1 dx = Aǫ Adx 1 e V 1 dx = A2 ǫ e V 1

35 Azionamenti oleoidraulici p. 35/40 Rigidezza di un cilindro Analogamente per la camera 2: K 2 = A2 ǫ e V 2 La costante di rigidezza equivalente sarà: K e = K 1 +K 2 = A 2 ǫ e ( 1 V V 2 ) = A 2 ǫ e ( 1 V ) V t V 1 V t = volume elasticante totale

36 Azionamenti oleoidraulici p. 36/40 Rigidezza di un cilindro Valore minimo: K e = 4A2 ǫ e V t per V 1 V t = 1 2 Pulsazione propria: ω n = Ke M = 4ǫ e D m 2 V t M

37 Azionamenti oleoidraulici p. 37/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento nel I quadrante

38 Azionamenti oleoidraulici p. 38/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento nel I e III quadrante

39 Azionamenti oleoidraulici p. 39/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento a 4 quadranti

40 Trasmissioni idrostatiche a circuito chiuso Azionamenti oleoidraulici p. 40/40