2 © Scania 1996

Prese di forza 9

Indice

PRESE DI FORZA 3

Possibilità delle prese di forza 3

Prese di forza azionate dal cambio 3

Prese di forza indipendenti dalla frizione 4

Prese di forza sul motore 4

Presa di forza - Cambio automatico 5

PRESE DI FORZA - ALLESTIMENTI 6

GRU DIETRO LA CABINA 7

Gru montata posteriormente 7

RIBALTABILI 8

Ribaltabili - Spartineve/Spandisabbia 8

BETONIERE 9

ALLESTIMENTI INTERCAMBIABILI 10

CISTERNE 10

GRUPPI FRIGORIFERI 11

TRASPORTO MATERIALI SFUSI 12

RACCOLTA RIFIUTI 12

RAPPORTI DI TRASMISSIONE PERLE PRESE DI FORZA 13

Prese di forza lente 13

Prese di forza veloci 13

CALCOLO DELLA POTENZA RICHIESTA ESCELTA DELLA POMPA 14

SPECIFICHE DELLA PRESA DI FORZA 15

Grafico della potenza 15

ALBERI DI TRASMISSIONE 16

Funzionamento dell’albero di trasmissione 16

Compensazione mediante giunti cardanici 17

Due configurazione di base 17

Calcolo semplificato della variazione divelocità angolare 18

Prese di forza 9

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PRESE DI FORZAIl presente manuale contiene una descrizione generale dei vari tipi di prese di forza:- Come utilizzare le prese di forza.- Come calcolare la potenza e stabilire la grandezza della pompa.Alle fine del manuale sono riportati alcuni accenni sulle teorie dell’albero di trasmissione.Nello stesso capitolo, ma in un fascicolo separato, vengono descritte le diverse prese di forzaScania.

Possibilità delle prese di forza

Per azionare pompe idrauliche, pompe acqua, compressori o altri equipaggiamenti ènecessario qualche forma di presa di forza. In base all’allestimento, al tipo di esercizio eall’equipaggiamento da azionare si possono scegliere prese di forza tra varie possibilità.Le prese di forza si possono suddividere in prese di forza azionate dal cambio oppure inprese di forza indipendenti dalla frizione.

Presa di forza azionata dal cambio con pompaidraulica azionata da un albero di trasmissione.

26:9

002

Presa di forza azionata dal cambio conaccoppiamento diretto con la pompa idraulica.

26:9

001

Prese di forza azionate dal cambio

Le prese di forza azionate dal cambio sono sempre dipendenti dalla frizione, con questosi intende che il loro azionamento viene interrotto quando viene premuto il pedale dellafrizione. Queste prese di forza possono quindi essere usate solo con veicolo fermo, valea dire durante l’esercizio con gru e ribaltabili.Le prese di forza possono essere progettate in modoche trasmettano il movimento per mezzo di un alberodi trasmissione, oppure per l’accoppiamento diretto aduna pompa idraulica.

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Prese di forza 9

Prese di forza indipendenti dalla frizione

Una presa di forza di questo tipo non dipende dallafrizione e quindi può essere usata anche con veicolo inmovimento.

Gli equipaggiamenti del tipo ad azionamento conveicolo in movimento per carico e scarico, quali adesempio una pompa idraulica per intercambiabili,devono essere mossi da una presa di forza di questotipo.

Una presa di forza indipendente dalla frizione è munitanormalmente di flangia per l’attacco di un albero, mapuò essere progettata anche per l’accoppiamentodiretto di una pompa.

Presa di forza indipendente

Prese di forza sul motore

Le prese di forza sul motore appartengono al gruppodelle prese di forza indipendenti dalla frizione. Essevengono impiegate normalmente per azionareequipaggiamenti da usarsi con veicolo in movimentoquali: gruppi frigoriferi, dispositivi per allestimentiintercambiabili, spartineve o betoniere.

26:9

103

Presa di forza sul motore con pompa idraulicaaccoppiata direttamente

26:9

004

Prese di forza 9

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Presa di forza - Cambio automatico

Una normale presa di forza sul cambio automatico puònormalmente essere usata soltanto quando il selettore èin posizione di neutro, cioè quando il veicolo è fermo.E comunque possibile modificare l’impianto dicomando della presa di forza, in modo da poterlaazionare anche con veicolo in movimento (selettore indrive).

26:9

005

Presa di forza sul cambio automatico

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Prese di forza 9

PRESE DI FORZA - ALLESTIMENTI

Diversi tipi ed adattamenti di prese di forza possono essere impiegati in base all’allesti-mento adottato dal veicolo.I dati illustrati qui di seguito possono essere usati come traccia per le prese di forzadisponibili per le applicazioni più comuni. Nella maggior parte di questi esempi, l’unitàpuò essere azionata in altri modi ad esempio con un motore diesel separato.

Il grafico sottostante indica la potenza richiesta ed il tempo effettivo di lavoro della presadi forza nei vari campi di intervento ed offre un’idea di massima dei dati delle prese diforza in relazione all’utilizzo.

4000300020001000

0

10

20

30

40

50

26:9

006

Materiali sfusi

Gru perlegname

Gru

Potenza assorbitakW

Cisterne carburante

Ribaltabile

Tempo di funzionamentoOre/5 anni

Allestimentiintercambiabili

Prese di forza 9

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GRU DIETRO LA CABINA

Gru montata posteriormente

1. Presa di forza azionata dal cambio2. Pompa idraulica a portata costante3. Gruppo valvole4. Serbatoio fluido idraulico

Pressione impianto: 150-350 barPortata: 40-80 l/min

3

12

4

26:9

007

In ambedue i casi sopra indicati può essere usata unapresa di forza mossa dal cambio, considerato cheviene usata solo a veicolo fermo.

12

3

4

26:9

008

1. Presa di forza azionata dal cambio2. Pompa idraulica a portata costante o variabile3. Gruppo valvole4. Serbatoio fluido idraulico

Pressione impianto: 200-250 barPortata: 50-200 l/min

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Prese di forza 9

RIBALTABILI 1. Presa di forza azionata dal cambio2. Pompa idraulica a portata costante3. Gruppo valvole4. Serbatoio fluido idraulico5. Cilindro a semplice effetto (alimentato con fluido

dalla pompa idraulica per estendersi e sollevarel’allestimento; viene svuotato per mezzo del pesodel cassone)

Pressione impianto: 150-350 barPortata: 40-100 l/min

3

2 5

4

1

26:9

009

La differenza fra questo allestimento ed un ribaltabileconvenzionale è che in questo caso il ribaltabile,spartineve e Spandisabbia devono essere usati conveicolo in moto; è quindi indispensabile una presa diforza indipendente dalla frizione.

La pompa idraulica può essere azionata da una presadi forza sul cambio, dato che viene usata generalmentea veicolo fermo.

3

4

5

1

26:9

010

2

1. Presa di forza sul motore o altro tipo di presa diforza indipendente dalla frizione

2. Pompa idraulica a portata variabile3. Gruppo valvole4. Cilindro ad effetto semplice (alimentato con fluido

dalla pompa idraulica per estendersi e sollevarel’allestimento; viene svuotato per mezzo del pesodel cassone)

5. Serbatoio fluido idraulico

Ribaltabili - Spartineve/Spandisabbia

Prese di forza 9

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BETONIERE

5

3

1

2

4

26:9

011

Alt. 11. Presa di forza indipendente dalla frizione2. Pompa idraulica a portata variabile3. Serbatoio fluido idraulico4. Scambiatore di raffreddamento fluido idraulico5. Motore idraulico

La presa di forza sul motore con la piccola pompaidraulica sono impiegate per azionare la betonieraquando il veicolo è in movimento.

La presa di forza azionata dal cambio e la secondapompa idraulica vengono usate per riempire e svuotarela betoniera.

Una pompa idraulica a portata variabile con una presadi forza indipendente dalla frizione, possono essereusate con veicolo fermo per riempire e svuotare labetoniera e con veicolo in moto per controllare lavelocità di rotazione del mescolatore indipendente daquella del motore.

8

7

2

5

26:9

012

6

43

1

Alt. 21. Presa di forza sul motore2. Pompa idraulica a portata costante (piccola)3. Presa di forza azionata dal cambio4. Pompa idraulica a portata costante5. Gruppo valvole6. Valvola di non ritorno7. Serbatoio fluido idraulico8. Motore idraulico

Nel trasportoPressione impianto: 250-350 barPortata: 30 l/min

Nello svuotamento della betonieraPressione impianto: 200-350 barPortata: 150 l/min

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Prese di forza 9

ALLESTIMENTI INTERCAMBIABILI

CISTERNE

2

26:9

014

1

La pompa di distribuzione può essere azionata da unapresa sul cambio in quanto viene usata a veicolofermo.

1. Presa di forza azionata dal cambio2. Pompa del prodotto (olio, gasolio, gas, latte

ecc.)

2

1

5

26:9

013

3

4

1. Presa di forza sul motore o altra indipendente dallafrizione

2. Pompa idraulica a portata costante3. Gruppo valvole4. Serbatoio fluido idraulico5. Cilindri idraulici

Pressione impianto: 200-350 barPortata: 60-120 l/min

Di solito è necessaria una presa di forza indipendentedalla frizione dato che il gancio di manovra deve essereazionato con veicolo in movimento (in retromarcia).

Prese di forza 9

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GRUPPI FRIGORIFERIAlt. 11. Presa di forza sul motore2. Pompa idraulica a portata costante o variabile3. Serbatoio fluido idraulico4. Motore idraulico5. Compressore frigorigeno6. Motore elettrico (per azionamento compressore

frigorigeno a motore fermo)

Alt. 21. Presa di forza sul motore2. Pompa idraulica a portata costante o variabile3. Serbatoio fluido idraulico4. Motore idraulico5. Generatore6. Motore elettrico7. Compressore frigorigeno

26:9

016

7 6

1

2

34

5

In entrambe le soluzioni il compressore frigorigenodeve funzionare con veicolo in movimento, o con unapresa di forza sul motore oppure con un altro tipo dipresa indipendente dalla frizione.

26:9

015

1

2

4

56

3

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Prese di forza 9

TRASPORTO MATERIALI SFUSI 1. Presa di forza azionata dal cambio2. Compressore

Alt. 11. Presa di forza sul motore2. Pompa idraulica3. Serbatoio fluido idraulico

2

26:9

017

1

Il compressore è azionato da una presa di forza sulcambio poichè lavora solo a veicolo fermo.

RACCOLTA RIFIUTI

3

2

1

26:9

018

Deve essere usata una presa di forza sul motore sel’allestimento raccolta rifiuti viene usato con veicolo inmovimento.

Come alternativa, il veicolo può essere equipaggiatocon un’altra presa di forza indipendente dalla frizione ocon una presa di forza sul cambio automatico.

Prese di forza 9

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Alt. 21. Presa di forza azionata dal cambio2. Pompa idraulica3. Serbatoio fluido idraulico

Pressione impianto: 100-200 barPortata: 60-120 l/min

3

1

26:9

019

2

L’attrezzatura di raccolta rifiuti può essere azionata dauna presa di forza sul cambio, a condizione che vengausata solo a veicolo fermo.

RAPPORTI DI TRASMISSIONE PERLE PRESE DI FORZA

I fattori che determinano la scelta del rapporto ditrasmissione per la presa di forza sono: la velocità delmotore durante l’uso della presa di forza, la portatadella pompa o il regime degli equipaggiamenti azionati.

Prese di forza lente

Queste prese di forza vengono normalmente impiegateper azionare una pompa o altro utilizzatore con veicoloin movimento. Questo alfine di evitare il rischio di fuorigiri dell’utilizzatore.

Prese di forza veloci

Queste prese di forza vengono normalmente impiegateper l’esercizio con veicolo fermo. Con una presa diforza veloce si ottiene una portata maggiore e consentel’uso di una pompa più piccola.

26:9

020

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Prese di forza 9

CALCOLO DELLA POTENZARICHIESTA E SCELTA DELLAPOMPA

Per evitare sovraccarichi alla presa di forza, èimportante calcolare la coppia necessaria ad azionarela pompa scelta, e la potenza richiesta dalla presa diforza.

La coppia (M) e la potenza (P) si possono calcolarecon le formule seguenti:

Risposta: alle condizioni date la mandata della pompadeve essere 75 cm3.

80 x 1000D =

1300 x 0,82

Esempio di calcolo 1Quale tipo di pompa dovrebbe essere usata se laportata richiesta è di 80 l/min, il rapporto della presa diforza è 0.82 e la velocità del motore è di 1300 giri/min?

D = Mandata della pompa (cm3)Q = Portata richiesta (l/min)N = Velocità del motore prefissato (giri/min)Z = Rapporto della presa di forza

Q x 1000D =

N x Z

E’ importante specificare le dimensioni della pompaper evitare sovraccarichi alla presa di forza e perassicurare la giusta portata del fluido idraulico alregime scelto dal motore.

La mandata della pompa D, (cm3), può esseredeterminata con la formula seguente:

Se il carico calcolato è superiore aquello massimo ammesso per la presadi forza, bisogna sostituire la pompacon una più adeguata.

26:9

021

D x PbarM =

63

D x N x Z x PbarP =

600 x 0,95 x 1000

M = Coppia (Nm)D = Mandata pompa (cm3)Pbar = Pressione impianto (bar)63 = CostanteP = Potenza (kW)Z = Rapporto della presa di forza0.95 = Rendimento della pompa (può variare con il

tipo di pompa)

Esempio di calcolo 2Se la pompa scelta nell’esempio 1 lavora ad unapressione, Pbar = 200 bar, quali sono potenza ecoppia sulla presa di forza?

75 x 1300 x 0,82 x 200P = = 28 kW

600 x 0,95 x 1000

Risposta: La coppia è 238 Nm.La potenza richiesta dalla presa di forza è 28 kW.

Il carico calcolato deve poi essere confrontato con ilcarico massimo ammesso sulla presa di forza.

75 x 200M = = 238 Nm

63

Prese di forza 9

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SPECIFICHE DELLA PRESA DI FORZA

Grafico della potenza

Nel grafico sono indicati i limiti di potenza entro i quali possono lavorare le varieprese di forza.

Per le prese di forza azionate dal cambio sono raffigurati tre diversi tipi di impiego,cioè continuativo, intermittente (15 min.) ed istantaneo.

Il limite per la potenza continuativa è stato scelto per impedire il surriscaldamentodell’olio del cambio che si verificherebbe se il cambio dovesse girare sotto carico perlunghi periodi. Se la potenza continuativa richiesta è superiore a quella ammessa dalgrafico, il problema potrebbe essere risolto montando sul cambio uno scambiatore dicalore.

Il limite per l’impiego intermittente permette di lavorare con carichi superiori per tempilimitati (15 min).

Il carico istantaneo è quello in cui la presa di forza può essere esposta per un tempobrevissimo, come il picco di carica che si verifica prima che si apra la valvola di scariconell’impianto idraulico.

2000

1600

1200 1000

800

2000

500 1000

26:9

022

MOTORE PRESA DI FORZA Giri/min. Giri/min.

Grafico della potenza

Carico sulla presa di forza110 kW74 kW55 kW37 kW18 kW7 kW

Coppia erogata

Continuativo

Intermittente (max 15 min.)

Istantaneo

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Prese di forza 9

ALBERI DI TRASMISSIONE

26:9

023

Funzionamento dell’albero di trasmissione

Montaggio dei giunti cardaniciUna condizione fondamentale per una trasmissione soddisfacente tramite l’albero ditrasmissione è la corretta scelta degli angoli dei giunti cardanici ed il correttoorientamento dell’uno con l’altro.

Nota! La causa più comune di vibrazione dell’albero di trasmissione, è il non correttoorientamento dei giunti cardanici dell’uno rispetto all’altro.

26:9

024

Prese di forza 9

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26:9

025

α2α1

26:9

026

Z

W 26:9

027

Due configurazione di base

Esistono due configurazione di base per alberi di tra-smissione. Vengono denominate con Z e con W.Esistono inoltre delle combinazioni tra loro.

Configurazione ZL’albero trainante e l’albero trainato sono perfettamen-te, o quasi, paralleli.

Configurazione WL’albero trainante e l’albero trainato non sono paralleli.

Compensazione mediante giunti cardanici

Se vengono utilizzati più giunti cardanici, ogni giuntoproduce un’irregolarità di movimento proporzionale allasua inclinazione.

Misurando gli angoli e calcolando la variazione divelocità angolare, il montaggio potrà essere adattato inmodo da non produrre vibrazioni.

Orientando le forcelle tubolari dell’albero nello stessopiano, è possibile eliminare, o ridurre, la variazione divelocità angolare di un giunto con l’altro.

Un albero di trasmissione con due forcelle tubolari nellostesso piano non provoca, se gli angoli sono uguali,alcuna variazione di velocità angolare dopo il secondogiunto.

Se le forcelle si trovano nello stesso piano, il primogiunto aumenta la velocità di rotazione, mentre l’altro lariduce e viceversa.

Lo stesso albero di trasmissione ruota in modo irregolaread una velocità che aumenta o diminuisce ogni 90°.

E’ importante che i giunti siano orientati correttamentel’uno rispetto all’altro indipendentemente dal fatto che ilsistema sia o meno dotato di due o più giunti.

Irregolarità nel movimentoI giunti cardanici vengono usati per l’accoppiamento dialberi disposti in modo tale da formare un angolo l’unocon l’altro e di alberi paralleli non allineati.

Quando un tale complesso di alberi è in rotazione, siverifica un’irregolarità nel movimento dei giunti cardanici.

Tale variazione nella velocità angolare dipende dall’angolodel giunto ed è inevitabile in un sistema che comprendegiunti cardanici.

Più l’angolo del giunto è grande tanto più elevata saràl’irregolarità del movimento.

L’importanza degli angoliSe gli angoli sono di identica grandezza, l’irregolarità delmovimento non viene trasmessa a valle della trasmissio-ne.

Un albero di trasmissione non ha mai una velocità dirotazione costante, se non quando l’angolo del giuntocardanico è pari a 0°. In caso di angoli inferiori a 3°, sipossono verificare dei guasti causati da pressione sullacrociera, riducendone cosí la durata.

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Prese di forza 9

Calcolo semplificato della variazione divelocità angolare

Il calcolo completo delle irregolarità di movimento delsistema di alberi, è molto complicato. Qui di seguitoviene pertanto descritto un metodo semplificato per ilcalcolo della velocità angolare.

Se tutti gli angoli sono inferiori a 3°, raramente siverifica il problema di variazione della velocitàangolare. Tali sistemi non necessitano perciò diparticolari attenzioni.

Alberi di trasmissione con due giunti cardaniciLe forcelle tubolari 1 e 2 dell’albero di trasmissionesono nello stesso piano.

Gli angoli dei giunti sono differenti e l’albero trasmettequindi a valle le variazioni di velocità.

Angolo del giunto 1α1 = 7°

Angolo del giunto 2α2 = 8°

La seguente formula può essere usata quando leforcelle dei giunti cardanici sono nello stesso piano:

α12 - α

22 = variazioni della velocità angolare se i

giunti sono orientati nello stesso piano.

(7x7) - (8x8) = -15

La variazione della velocità angolare è quindi (-) 15unità. (Il segno - non ha significato).

Se i giunti non fossero montati correttamentesull’albero e le forcelle fossero nello stesso piano,vanno sommate le variazioni di velocità angolare.

α12 + α

22 = variazioni di velocità angolare se i giunti

non sono stati orientati correttamente(cioè girati di 90°).

(7x7) + (8x8) = +113

La variazione di velocità angolare è eccessiva per unimpiego continuo. Può ritenersi accettabile solo in casilimite, per brevi periodi e per carichi leggeri.

26:9

028

α1α2

α1 α22 2

26:9

029

α1α2

α1 α22 2+

Conseguenze della variazione in velocità angolareNormalmente si può ritenere la resistenza dellatrasmissione non influenzata dalla variazione angolarefintanto che essa rimane tra i giunti. Comunque,l’irregolarità del movimento può produrre vibrazioni erumori che talvolta possono disturbare il comfort.