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Azionamenti oleoidraulici
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 Azionamenti oleoidraulici – p. 1/40 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. Azionamenti oleoidraulici – p. 2/40 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. Azionamenti oleoidraulici – p. 3/40 Generazione dell’energia La generazione dell’energia avviene mediante l’utilizzo di pompe volumetriche. Consentono di ottenere pressione molto elevate con dei buoni rendimenti. Azionamenti oleoidraulici – p. 4/40 Pompe volumetriche La portata assume un andamento periodico in un ciclo. Le fluttuazioni di portata sono caratterizzate dal grado di irregolarità della pompa: Qmax − Qmin i= Qp In realtà vengono utilizzati più cilindri pompanti, ma sempre in numero dispari. Azionamenti oleoidraulici – p. 5/40 Condizioni ideali Detta Dp la cilindrata al radiante, la portata della pompa sarà: Qpi = Dp θ˙p La potenza meccanica fornita dal motore e quella fornita dalla pompa: Wm = Tpi θ˙p = Wo = pp Qpi ⇓ Tpi = Dp pp Azionamenti oleoidraulici – p. 6/40 Condizioni reali La portata volumetrica è in realtà minore di quella ideale a causa di trafilamenti, difetti di riempimento..ecc. Qp ηv = Dp θ˙p rendimento volumetrico A causa di fenomeni dissipativi come l’attrito la coppia è maggiore di quella ideale. ηm Dp p p = Tp rendimento meccanico Considerando le potenze in ingresso e in uscita: Wo = ηv ηm ηg = Wm rendimento globale Azionamenti oleoidraulici – p. 7/40 Pompa a viti da 15 a 350 cm3 Pressione max esercizio: 200 bar Velocit di rotazione: da 1000 a 3500 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.85 Cilindrata: Azionamenti oleoidraulici – p. 8/40 Pompa ad ingranaggi esterni da 0.2 a 200 cm3 Pressione max esercizio: 300 bar Velocit di rotazione: da 500 a 6000 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.80 Cilindrata: Azionamenti oleoidraulici – p. 9/40 Pompa ad ingranaggi interni da 3 a 250 cm3 Pressione max esercizio: 300 bar Velocit di rotazione: da 500 a 3000 giri/min Rendimento globale inferiore a 0.80 Cilindrata: Azionamenti oleoidraulici – p. 10/40 Pompa a palette Azionamenti oleoidraulici – p. 11/40 Pompa a palette a cilindrata variabile Azionamenti oleoidraulici – p. 12/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri rotanti Azionamenti oleoidraulici – p. 13/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri rotanti (schema) Azionamenti oleoidraulici – p. 14/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri stazionari Azionamenti oleoidraulici – p. 15/40 Pompa a pistoni radiali A cilindri stazionari (funzionamento del pompante) Azionamenti oleoidraulici – p. 16/40 Pompa a pistoni assiali A piastra inclinabile Azionamenti oleoidraulici – p. 17/40 Pompa a pistoni assiali A testa inclinabile Azionamenti oleoidraulici – p. 18/40 Accumulatori A peso e a molla A gas Azionamenti oleoidraulici – p. 19/40 Valvole limitatrici di pressione Ad azione diretta Azionamenti oleoidraulici – p. 20/40 Valvole limitatrici di pressione Pilotate Azionamenti oleoidraulici – p. 21/40 Valvole riduttrici di pressione Ad azione diretta Azionamenti oleoidraulici – p. 22/40 Valvole riduttrici di pressione Pilotate Azionamenti oleoidraulici – p. 23/40 Valvole regolatrici di portata Ad azione diretta Azionamenti oleoidraulici – p. 24/40 Valvole regolatrici di portata Pilotate Azionamenti oleoidraulici – p. 25/40 Distributori valvole di regolazione della direzione del flusso Azionamenti oleoidraulici – p. 26/40 Motore idraulico stellare Azionamenti oleoidraulici – p. 27/40 Motore idraulico ad ingranaggi Azionamenti oleoidraulici – p. 28/40 Cilindri ideali (generatori di velocità) Forza esercitata: Fmi = pm A dove: pm = p1 − p2 Velocità Qmi ẋm = A (Qm = Q1 = Q2 ) Potenza meccanica erogata e idraulica assorbita: Wmi = Fmi ẋm = Wo = pm Qmi Azionamenti oleoidraulici – p. 29/40 Motori ideali (generatori di velocità) Velocità θ̇m Qmi = Dm Potenza meccanica erogata e idraulica assorbita: Wmi = Tmi θ̇m = Wo = pm Qmi ⇓ Tmi = Dm pm Azionamenti oleoidraulici – p. 30/40 Attuatori reali Trafilamenti e difetti di riempimento ⇒ portate superiori a quella ideale: Dm θ˙m Qmi = ηv = Qm Qm rendimento volumetrico Fenomeni dissipativi ⇒ coppia (forza) erogata minore di quella ideale: Tm Tm = ηm = Tmi Dm p m rendimento meccanico Azionamenti oleoidraulici – p. 31/40 Attuatori reali Le prestazioni globali vengono valutate attraverso il rendimento globale Tm θm θm Dm Tm Wm = = = ηv ηm ηg = Wo pm Qm Qm pm Qm Azionamenti oleoidraulici – p. 32/40 Comprimibilità del fluido La comprimibilità dell’olio può essere valutata attraverso il coefficiente di elasticità a compressione cubica: dp ǫ=− 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 ǫe più piccolo. Azionamenti oleoidraulici – p. 33/40 Rigidezza di un cilindro Per la camera 1 si può scrivere: dF1 K1 = dx dF1 = −Adp1 dV1 dp1 = −ǫe V1 ⇓ A2 ǫe Adx 1 dV1 1 = Aǫe = K1 = Aǫe V1 dx V1 dx V1 Azionamenti oleoidraulici – p. 34/40 Rigidezza di un cilindro Analogamente per la camera 2: A2 ǫe K2 = V2 La costante di rigidezza equivalente sarà: 1 1 1 1 + = A2 ǫe + Ke = K1 + K2 = A2 ǫe V1 V2 V1 Vt − V1 Vt = volume elasticante totale Azionamenti oleoidraulici – p. 35/40 Rigidezza di un cilindro Valore minimo: 4A2 ǫe Ke = Vt per V1 1 = Vt 2 Pulsazione propria: ωn = r Ke = ′ M s 4ǫe Dm 2 Vt M ′ Azionamenti oleoidraulici – p. 36/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento nel I quadrante Azionamenti oleoidraulici – p. 37/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento nel I e III quadrante Azionamenti oleoidraulici – p. 38/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito aperto Funzionamento a 4 quadranti Azionamenti oleoidraulici – p. 39/40 Trasmissioni idrostatiche a circuito chiuso Azionamenti oleoidraulici – p. 40/40
