33976 - OLEODINAMICA E PNEUMATICA M

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le conoscenze necessarie per ottenere dimestichezza con i componenti e con i circuiti impiegati negli azionamenti industriali a fluido (incomprimibile e comprimibile), con particolare riferimento alle relative macchine per applicazioni di grande potenza, fino ad avere padronanza nella comprensione e nel tracciamento degli schemi operativi secondo le simbologie unificate.

Contenuti

1 Elementi introduttivi

Introduzione all'oleodinamica e alla pneumatica. Trasmissioni e conversioni energetiche. Esempi di applicazioni.

Richiami di Idrostatica e Idrodinamica, equazioni di base. Proprietà dei fluidi di interesse per l'oleodinamica e la pneumatica: la viscosità e le sue unità di misura; effetti sui trafilamenti; effetto della temperatura e V.I.; il modulo di comprimibilità. La classificazione degli oli.

La rappresentazione di componenti e circuiti oleodinamici e pneumatici secondo la norma ISO 1219. Circuito idraulico base. Altri esempi di circuiti.

 

2 Pompe per applicazioni oleodinamiche

Introduzione: limiti delle pompe centrifughe; le pompe volumetriche per l'oleodinamica: le curve caratteristiche di funzionamento, gli indici di prestazione e i fattori di perdita. Classificazioni delle pompe volumetriche.

Pompe ad ingranaggi esterni: architettura; generazione geometrica della cilindrata; calcolo della portata istantanea con approccio energetico; l’irregolarità di portata e fattori di influenza; calcolo portata media ed effetto sulla cilindrata. Le spinte radiali sulle pompe ad ingranaggi; architetture delle pompe a gioco assiale fisso e con le fiancate flottanti. Pressione d'inerzia nei condotti esterni delle pompe. Impostazione del problema di determinazione della pressione nei vani di una pompa a ingranaggi. Calcolo dell’altezza dei meati alla testa dei denti.

Architetture di altre pompe a cilindrata fissa: pompe a ingranaggi interni, calcolo cilindrata e dettagli architettonici; pompe Gerotor, pompe a vite e pompe a lobi.

Pompe a palette: generazione ed espressione della cilindrata; larghezza delle bocche di aspirazione/scarico; calcolo della potata istantanea. Pompe a palette a cilindrata variabile: disegno, spinte, il regolatore di pressione ad azione diretta e la curva caratteristica.

Pompe a pistoni: architettura e ciclo di lavoro della pompa monocilindrica. Pompe policilindriche a pistoni assiali e radiali: architetture a piastra inclinata 1a, 1b e ad asse inclinato; generazione della cilindrata. Espressione della portata istantanea e irregolarità di portata delle pompe a pistoni policilindriche.

Pompe a pistoni radiali: esempi di architetture a blocco cilindri rotante e a blocco fisso; pompe a cilindrata variabile.

 

3 Regolatori per pompe a cilindrata variabile

Regolazione della cilindrata di pompe a cilindrata variabile: 1) limitatore a pressione costante (PC): schema idraulico, funzionamento, relazioni all’equilibrio del regolatore e curva caratteristica; 2) Regolazione Load Sensing (LS): schema idraulico, funzionamento e caratteristiche; 3) Regolazione a potenza costante: schema e caratteristica; 4) Regolazione a somma di potenze: schema.

Considerazioni energetiche sull'impiego di pompe a cilindrata fissa: circuito con una pompa e selettore per gestire due fasi di lavoro a portate e pressioni diverse: energia sfruttata e dissipazioni nel piano p-Q. La potenza dissipata da una pompa a cilindrata fissa/ variabile con regolatore PC/ con regolatore LS. Schema di circuito con due pompe a cilindrata fissa.

 

4 Attuatori oleodinamici e pneumatici

Attuatori oleodinamici e pneumatici lineari: Classificazione; Cilindri a semplice e a doppio effetto, caratteristiche e circuiti idraulici. Il cuscino idraulico. Moltiplicatore di pressione. Dimensionamento dello stelo del pistone a carico di punta.

Motori oleodinamici rotativi: parametri funzionali, rendimenti, velocità, coppia e caratteristiche di coppia e di potenza. Architetture di motori lenti: ingranaggi, palette, pistoni radiali e multicorsa. Architetture di motori veloci: orbitali, a pistoni assiali multicorsa.

Trasmissioni idrostatiche: definizione e schema idraulico; rapporti di trasmissione e di coppia; confronto tra schema idraulico a circuito aperto e a circuito chiuso. Caratteristiche meccaniche delle trasmissioni: 1) con Pompa a Vc variabile; 2) con Motore a Vc variabile; 3) con Pompa e Motore entrambi a Vc variabile.

 

5 Valvole direzionali del flusso

Introduzione sui distributori: funzioni, simbologia, architetture, limiti operativi, tipologie di azionamento. Esempi e schemi di valvole a cassetto: 2/2, 3/2, 4/3. Condizioni di ricoprimento. Design della spola e possibili posizioni centrali.

Cassetto a 4 spigoli pilotanti e ricoprimento negativo: caratteristica statica.

Cassetto a 4 spigoli e ricoprimento nullo: equazione caratteristica e problematiche. Confronto tra comportamento ideale e reale del cassetto a 4 spigoli e ricoprimento nullo. Caratteristica del cassetto con ricoprimento positivo.

Sistema cassette-motore idraulico e la relativa funzione di trasferimento. La retroazione meccanica: la funzione di trasferimento ed il comportamento del cassetto in retroazione. Esempio di applicazione: il servosterzo idraulico.

 

6 Altre valvole di controllo e circuiti oleodinamici/pneumatici fondamentali

Valvole di controllo della pressione (VCP): 1) Limitatrice di pressione: disegno valvola con spola, funzionamento, curva caratteristica, valvola a due stadi, circuito con messa in vent e con valvola di disinserzione; 2) Valvole riduttrici di pressione: disegno valvola e funzionamento.

Circuiti con VCP per diverse funzioni: valvola di sequenza; valvola di contropressione allo scarico; valvola di frenatura graduale. Valvola di OverCenter: applicazione in circuito per impianto di sollevamento con freno idraulico, funzionamento ed equazioni all’equilibrio.

Valvole di controllo del flusso (VCF): 1) valvole non compensate e modalità di regolazione con circuiti "Meter-in","Meter-out" e "Bleed-off". 2) Valvole di regolazione della portata compensate: schema, funzionamento, design a 2 vie e a 3 vie.

Collegamento rigenerativo per cilindri differenziali: velocità, carichi e schemi circuitali.

Sincronismo attuatori: caratteristiche dei collegamenti in serie, in parallelo, in tandem. Esempio di circuito di sollevamento a due attuatori.

Il divisore di flusso: architetture, funzionamento come intensificatore di pressione. 

 

Nel corso delle lezioni: esercitazione pratica di smontaggio/montaggio parti e presa visione dal vivo di alcune macchine e componenti.

Testi/Bibliografia

Gli argomenti delle lezioni si basano sui seguenti riferimenti:

 

TESTI UNIVERSITARI

- Belladonna U. Elementi di Oleodinamica. Principi – componenti - impianti, Hoepli, 2001

- G. Bacchielli, F. Danielli, S. Sandrolini. Dinamica e controllo delle macchine a fluido. Pitagora, Bologna

- Belladonna U., Mombelli A. Pneumatica, Principi – componenti – impianti… Hoepli, 2001

- Nervegna N., Rundo M. Passi nell'oleodinamica, Vol.1-2, Ed. Epics Torino, 2021

 

MANUALI TECNICI

Assofluid. Hydraulics in industrial and mobile applications. Milano 2007

Mannesmann, Rexroth, Manuale di oleodinamica (il) volume 1: fondamenti e componenti oleodinamici, Mannesmann-Rexroth GmbH 0-8023-0619-8, 1990

Mannesmann, Rexroth, Manuale di pneumatica (il) volume 1: Fondamenti di pneumatica, Mannesmann-Rexroth GmbH, 1991

 

APPUNTI DI LEZIONE DEL DOCENTE

(messi a disposizione a fine lezioni)

Metodi didattici

Lezioni didattiche frontali in aula, inerenti tutti gli argomenti in programma.

La frequenza è consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni ma non incide sul processo di valutazione finale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale.

L'esame finale individuale,

da svolgere oralmente, rappresentando anche le formule ed eventuali disegni a mano libera,

è relativo a tutti i contenuti sopra illustrati, come da lezioni in aula, con particolare riferimento a:

1) le funzioni dei sistemi trattati,

2) gli schemi dei componenti e dei sistemi,

3) le dimostrazioni e i parametri quantitativi,

e mira a valutare il raggiugimento degli obiettivi didattici fondamentali del corso.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento . Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.

Il voto viene assegnato in trentesimi. La lode è assegnata nel caso di particolare correttezza di rappresentazione e proprietà di linguaggio.

Strumenti a supporto della didattica

Il docente si avvale del pc, della lavagna elettronica per scrivere e disegnare e del videoproiettore per proiettare gli schemi più complessi di alcuni impianti e sistemi oggetto di studio. Le immagini, le slide e le trattazioni analitiche proiettate sono rese disponibili on-line, successivamente alla lezione, per gli studenti del corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea De Pascale

Consulta il sito web di Lisa Branchini