Impianto idraulico. Impianto idraulico AZIONAMENTO DI SISTEMI

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Carmelo Baldi
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1 Impianto idraulico 1 Impianto idraulico AZIONAMENTO DI SISTEMI 2

2 Caratteristiche positive Elevato rapporto potenza/peso Elevata accuratezza nel controllo Bassa inerzia, elevata risposta in frequenza Elevato rendimento di trasmissione Elevata flessibilità di installazione Elevata tolleranza ai sovraccarichi Elevata affidabilità Ridotta manutenzione 3 Caratteristiche negative Rischio di perdita dell impianto per danno localizzato (perdita locale di liquido) Impiego di liquidi infiammabili 4

Elevata tolleranza ai sovraccarichi Elevata affidabilità Ridotta manutenzione 3 Caratteristiche negative

3 Generalità Pompe (Accumulatori) Valvole Accumulatori Guarnizioni Filtri Scambiatori Serbatoi Tubi Valvole Raccordi Martinetti Motori idraulici 5 Schema generale NLG,DOOR,STEERING LH AILERONS RH AILERONS LH L.E. FLAPS LH T.E. FLAPS LH MLG, DOOR,BRAKES RH MLG, DOOR,BRAKES RH L.E. FLAPS RH T.E. FLAPS LH AIRBRAKES PUMPS & CONTROL RH AIRBRAKES ENGINES ELEVATOR RUDDER 6

NLG,DOOR,STEERING LH AILERONS RH AILERONS LH L.E. FLAPS LH T.E. FLAPS LH MLG, DOOR,BRAKES RH MLG, DOOR,BRAKES RH L.

4 Sottosistemi e ridondanza Sottosistemi idraulici completamente idipendenti tra loro Almeno un sottosistema per ogni propulsore Almeno due pompe idrauliche per ogni sottosistema Comandi essenziali controllati da più sistemi (in parallelo o in alternativa) Possibilità di controllo incrociato tra sottosistemi 7 Layout di sistema (militare) USES 1 PRIMARY USES USES 2 PTU PUMP 1A PUMP 1B PUMP 2A PUMP 2B ENGINE 1 ENGINE 2 PUMP 1C PUMP 2C APU 8

sistemi (in parallelo o in alternativa) Possibilità di controllo incrociato tra sottosistemi 7 Layout di

5 Layout di sistema (civile, B767) USES 1 PRIMARY FLIGHT CONTROLS USES 2 PTU PUMP 1A PUMP 1B PUMP 2A PUMP 2B ENG.1 MOT. ENG.2 MOT. PUMP 3A MOT. PUMP 1C PUMP 2C PUMP 3B PUMP 3C MOT. PNEU. APU PUMP 3D RAT 9 Generazione Requisiti: 1. Pressione 2. Volume di fluido disponibile (nell unità di tempo) 10

PUMP 1C PUMP 2C PUMP 3B PUMP 3C MOT. PNEU.

6 Pompe volumetriche 11 Pompe a pistoni RESULTANT FLOW FLOW SINGLE CYLINDER FLOWS ESEMPIO POMPA A 7 CILINDRI TIME 12

7 Pompe a pistoni N Q = Q sin( ωt + ϕi ) 1 (solo con sin > 0) N = numero di cilindri Q = portata max per pistone ω= velocità angolare o pulsazione ϕ i = fase dell i-esimo pistone 13 Pompe a pistoni assiali 14

8 Pompe a pistoni radiali 15 Pompe ad ingranaggi 16

9 Pompe a palette 17 Q Pompe volumetriche FLOW PRESSURE p Q =η n V η= rendimento n = velocità angolare V = cilindrata 18

10 Potenza idraulica generata W = Q p Q = portata p = (salto di) pressione 19 Controllo Pressione costante e portata variabile: 1. Dimensionamento comune a tutti gli attuatori 2. Non-interferenza tra attuatori in funzione 20

11 Dimensionamento A F p 21 Non-interferenza Fi Ai p m && x = i i p A i F i 22

12 Controllo Pressione costante: dimensionamento comune a tutti gli attuatori, con la stessa pressione p Portata variabile: non-interferenza tra attuatori in funzione, portata Q che si adatta alla richiesta degli attuatori, mantenendo invariata la pressione dell impianto 23 Controllo Affinchè p sia costante, Q deve variare, seguendo la domanda di portata da parte delle utenze 24

adatta alla richiesta degli attuatori, mantenendo invariata la pressione dell impianto 23

13 Controllo a pressione costante DELIVERY Pompa a pistoncini assiali retroazionata 25 Controllo a pressione costante DELIVERY TANK Pompa a pistoncini assiali con valvola regolatrice di pressione 26

14 Pressione costante p = 21 MPa(3000 psi) p = 30 MPa per applicazioni spaziali 27 Distribuzione: tubi Per la mandata tubi in lega Al 6061-T4 e T6 o acciaio inox Per il ritorno lega Al di categoria inferiore Tubi flessibili per parti mobili v. tabella 28

tubi in lega Al 6061-T4 e T6 o acciaio inox Per il ritorno

15 Dimensioni stadard tubi 29 Distribuzione: valvole Per il controllo di attuatori, direzione di flusso, emergenza, pressione, portata, etc. 30

16 Valvola di comando Utilizzo: controllo degli attuatori INPUT VERSO DX: HP A2 LP A1 Simbolo idraulico 31 Valvola di non-ritorno Utilizzo: evitare inversione di flusso Simbolo idraulico 32

17 Valvola di sicurezza Utilizzo: evitare sovrappressione Simbolo idraulico 33 Valvola di sequenza Utilizzo: includere o escludere utenza a seconda della pressione Simbolo idraulico 34

18 Valvola riduttrice di pressione Utilizzo: ridurre pressione in un ramo dell impianto Simbolo idraulico 35 Valvola a navetta Utilizzo: selezione impianto normale / emergenza Simbolo idraulico 36

19 Valvole regolatrici DI PRESSIONE DI PORTATA 37 Servovalvola 38

20 Servovalvola Bassa inerzia elevata risposta in frequenza Utilizzo di bassissime potenze elettriche per ottenere elevate potenze idrauliche 39 Martinetti A effetto semplice A doppio effetto A doppio effetto e stelo passante A doppio effetto e doppia camera 40

potenze idrauliche 39 Martinetti A effetto semplice A doppio

21 Motori idraulici Funzionamento inverso delle pompe a pistoncini assiali stesse leggi: 1 Q = n V η Q = portata (entrante) η = rendimento n = velocità angolare V = cilindrata Simbolo idraulico 41 Accumulatori idraulici Contenitori di olio pressurizzato: 1. Riserva di potenza idraulica in caso di avaria dell impianto 2. Attenuatore delle fluttuazioni di pressione dovute al funzionamento (accumulatori ripple) 42

22 Accumulatori idraulici 43 Tipi di accumulatore a molla a gas con pistone a gas senza pistone a sacca a membrana 44

23 Trasformazione tipica Trasformazione tipica 1-2 compressione adiabataica da pressione di precarica p 1 a pressione impianto p compressione isobara a pressione impianto p 2 per tornare sull isoterma T espansione adiabatica da pressione impianto p 2 a volume finale V aumento di pressione isocora per tornare sull isoterma T 1 46

24 Trasformazione tipica 1-2: 2-3: 3-4: 4-1: γ p V = const. V = T const. γ p V = const. p T = const. 47 Scarica d emergenza p V p p = γ = ( V + V ) 3 p V 3 p3 V3 γ γ 3 = p V 3 γ V 3 + V γ 3 V = volume assorbito da Attuatore = A x Forza fornita da accumulatore: F = p A 48

25 Esempio di verifica FORZA [N] x max CORSA [m] Forza richiesta da attuatore Forza fornita da accumulatore 49 Serbatoio Riserva di liquido per le utenze non bilanciate Piccole perdite Espansione termica Raffreddamento 50

26 Serbatoio PRESSURIZZAZIONE PISTONE ARIA RITORNO OLIO MANDATA 51 Filtri Cattura di impurità solide, che possono determinare usura parti mobili Collocati sulla line di mandata e/o ritorno 52

27 Filtri Materiali dell elemento filtrante: Tessuti organici e non; Maglie metalliche; Cellulosa trattata; Elementi magnetici. Dimensioni impurità catturate: µm 3-5 µm (filtri micrometrici) 53 Esempi di layout: moderno bimotore transonico da addestramento militare trimotore trasporto passeggeri medio raggio 54

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