INTRODUZIONE ALL’OLEODINAMICA

Prof. Ing. Massimo Borghi

DIEF - Dip. di Ingegneria Enzo Ferrari

Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

Executive Master in Oleodinamica – Fluid Power

1 Esempio

OLEODINAMICA: Tecnologia interdisciplinare che si occupa di generare, modulare, trasmettere la potenza fluida

CAMPI DI APPLICAZIONE:

Industriale (presse, macchine utensili etc.)

Movimentazione di apparati di attuazione

Locomozione di macchine operatrici (m. movimento terra, m. stradali, apparecchi di sollevamento)

Aerospaziale

Marittimo (piattaforme)

2 Esempio

5 Esempio

TIPOLOGIE DI COMPONENTI UTILIZZATI:

Elementi CAPACITIVI (volumi) : variano la propria pressione in seguito a compressioni/espansioni

Elementi DIREZIONALI : determinano direzione e verso del moto del fluido introducendo dissipazioni quanto più possibile contenute

Elementi DISSIPATIVI (strozzatori) : introducono perdite di pressione controllabili nel fluido

7 Esempio

Dipendenza della viscosità.

La viscosità non è costante ma varia in funzione della temperatura e della pressione, tale dipendenza può essere espressa per via parametrica oppure per via grafica. GRAFICA: diagrammi ASTM, il fluido soddisfa la legge di Walter: log(log( +K))=A log(t+273)+B

La legge di Walter viene soddisfatta per valori di

1,5 con K=0,6, i termini A e B presenti nell’ espressione dipendono dalla natura del fluido.

La formulazione tende a cadere per valori di

temperatura estremi

PROPRIETÀ DEL FLUIDO

21 Esempio

Indice di viscosità VI

Si sceglie come primo riferimento un olio paraffinico caratterizzato dall’avere scarsa sensibilità alla temperatura al quale viene attribuito un indice di viscosità VI=100. Si sceglie come secondo fluido di riferimento un olio naftenico che presente una elevata sensibilità alla temperatura, e gli si assegna un indice di viscosità VI=0; Realizzata la scala un generico fluido può essere rappresentato come miscela dei due fluidi di riferimento, calcolando il VI come:

PROPRIETÀ DEL FLUIDO

HL

ULVI

22 Esempio

PERDITE DI CARICO CONCENTRATE E DISTRIBUITE

Diagramma di Moody

26 Esempio

COMPONENTI PRINCIPALI

Trasformatori in ingresso POMPE (Potenza MeccanicaPotenza Idraulica)

Elementi di regolazione e di controllo VALVOLE

-di pressione

-di portata

direzionali 28 Ese

mpio

COMPONENTI PRINCIPALI

Trasformatori in uscita ATTUATORI LINEARI E ROTATIVI (Potenza IdraulicaPotenza Meccanica)

Elementi accessori e di condizionamento (tubazioni, filtri, scambiatori di calore, fluido etc.)

29 Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

1

ATTUATORI LINEARI

E SEMI-ROTATIVI Ing. Barbara Zardin

DIEF Dip. di Ing. Enzo Ferrari

Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

ATTUATORI LINEARI – TIPOLOGIE DI CILINDRI

Struttura generale del cilindro: corpo tubolare, due testate

(almeno una forata), stelo, guarnizioni;

Guarnizioni statiche e dinamiche;

Due facce del pistone = superfici utili (tenendo conto dello

stelo);

Le forze generate tramite la pressione del fluido operatore

sono trasmesse esternamente tramite lo stelo;

2 Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

Q, p

F

FR

v AUtile

CONDIZIONE DI EQUILIBRIO DEL MARTINETTO:

RF = FR

Utile

Fp =

A24

FUNZIONAMENTO DI UN

ATTUATORE LINEARE

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

CALCOLO DELLO SPESSORE DEL CILINDRO:

Esempio applicativo:

DATI:

d = 200 [mm]

rott = 600 [N/mm2]

p = 300 [bar]

rottamm 2

600 N200

n 3 mm

n = 3

Carico di rottura del materiale

Coefficiente di sicurezza

RISULTATI:

amm2

p 300 bar 30 MPa0.15

N 200 MPa200

mm

65

DIMENSIONAMENTO

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

INDICAZIONI DI MASSIMA:

Testate: acciaio;

Corpo: tubo di acciaio di grosso spessore

internamente lucidato (rugosità indicativa Ra = 0.25

micron);

Pistone: ghisa legata;

Stelo: acciaio di qualità bonificato, rettificato,

cromato a spessore e lucidato;

Tiranti: acciaio ad elevata resistenza;

93

ATTUATORI LINEARI materiali impiegati

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

94

ATTUATORI LINEARI

materiali impiegati

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

COMPONENTI ACCESSORI Dott. Ing. Francesco Pintore

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

SOMMARIO

SERBATOI ACCUMULATORI SCAMBIATORI DI CALORE FILTRI TUBAZIONI GUARNIZIONI E TENUTE RACCORDI STRUMENTI DI MISURA

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

ACCUMULATORE

TIPOLOGIE

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

SCAMBIATORI DI CALORE

SCAMBIATORI IN CONTROCCORRENTE

Spostandosi lungo la superficie di scambio termico a partire dall’ingresso del fluido caldo, entrambe le temperature diminuiscono

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

SCAMBIATORI DI CALORE

Ogni scambiatore ha un suo valore di efficacia poiché questa dipende dalla geometria dello scambiatore stesso e dalla sua tipologia. Le relazioni che permettono di calcolare l'efficacia ε per gli scambiatori di calore in generale includono in gruppo adimensionale

detto numero di unità di scambio termico (NTU)

NOTA: al crescere di NTU crescono le dimensioni dello scambiatore!

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

• Nel caso di manovre istantanee di apertura, il fenomeno si presenta assolutamente analogo, con la sola inversione dell’ordine delle onde di pressione, che inizieranno con una diminuzione invece che con un aumento.

• Questa inversione si ha anche nelle condotte a valle della sezione in cui si verifica una chiusura.

• Il caso più comune è quello delle condotte di mandata degli impianti di sollevamento.

• In generale, le diminuzioni di pressione dovute al fenomeno del colpo d’ariete possono essere più pericolose delle sovrappressioni.

• In questo caso, infatti, se la diminuzione è tale da portare la pressione assoluta vicino allo zero si possono avere fenomeni di cavitazione.

PROBLEMATICHE

TUBAZIONI

APERTURA ISTANTANEA

Esempio

LAB di

IDRAULICA

del VEICOLO

TENUTE E GUARNIZIONI

MATERIALI

GOMME SINTETICHE – ELASTOMERI Sostanze polimeriche identificate principalmente dai polimeri di base e la loro compatibilità con gli oli minerali.

NITRILE (NBR o Buna-N) FLUOROCARBONIO (FKM) FLUOROSILICONE (FVQM) POLIACRILATO (ACM) POLIURETANO (AU) CLOROPRENE O NEOPRENE (CR) POLIETILENE (CSM) SILICONE (VQM) ETILENE PROPILENE (EPM, EPDM) STIRENE BUTADIENE (SBR o Buna-S) BUTILE (IIR)

Esempio