Oleodinamica 2 - Politecnico di Milano

LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA MECCANICA
Progettazione (Metodi, Strumenti, Applicazioni)
OLEODINAMICA – parte 2
Carlo GORLA

POLITECNICO DI MILANO
Parte 2 – Circuiti idraulici e trasmissioni idrostatiche
Trasmissione idrostatica: componenti base
Resistenze idrauliche
Legame fra grandezze meccaniche e idrauliche
Rendimento
Carlo GORLA – Oleodinamica – Parte 2
2

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TRASMISSIONE IDROSTATICA: componenti base
Carlo GORLA – Oleodinamica – Parte 2
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RESISTENZE IDRAULICHE
Due tipi di resistenze nei circuiti idraulici:
• localizzate (curve, variazioni di sezione, diramazioni)
• distribuite (flusso del fluido nelle tubazioni)
Limitazione della velocità dell’olio per limitare le perdite nei tubi: 3/6 m/s.
Analogia fra circuiti elettrici e idraulici
pressione
portata
p
Q
resist. idraulica
R
h
!
!
!
tensione V
intensità
resist. elettrica
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corrente
R
e
I
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Resistenze idrauliche - 2
Esempi di analogia fra circuiti elettrici e idraulici
N = ! pQ + p Q = ! N +
1
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N
1
5
con ΔN perdita distribuita

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Fluidi idraulici
Tipi di fluidi utilizzati nei circuiti idraulici e temp. max.
funzionamento continuo
Oli di origine petrolifera (130 °C)
Esteri siliconici (200 °C)
Esteri (260 °C)
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Legame grandezze idrauliche – grandezze meccaniche
Potenza idraulica N = p Q
Legame fra coppia sull’albero C
e parametri idraulici
Con V = cilindrata, ω = vel. rotaz. in rad/s, ω/2π = vel. rotaz. in giri/s
Quindi
inoltre
V"
Q =
2!
C
pV
=
2!
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;
!
N = pQ = pV = C!
2"
"
=
2!
Q
V
7

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Legame grandezze idrauliche – grandezze meccaniche
C
pV
=
2!
Ne consegue che:
Q
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V"
=
2!
;
"
8
=
2!
Q
V
• aumentando la pressione p aumenta la coppia C a cilindrata V costante
• aumentando la portata Q aumenta la velocità ω a cilindrata V costante
• diminuendo la cilindrata V aumenta la velocità ω a portata costante
Tutto questo nell’ipotesi di rendimento η unitario.
Ma il rendimento di pompe, motori, attuatori lineari e in generale componenti
idraulici è ben inferiore all’unità, per effetto delle inevitabili perdite.

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Rendimento (pompe)
Le perdite nelle pompe sono principalmente di due tipi:
• volumetriche
• meccaniche e di pressione
Perdite volumetriche: trafilamenti di olio, portata effettiva minore di quella
teorica.
Perdite meccaniche e di pressione: attriti delle parti meccaniche in movimento,
e dell’olio nelle tubazioni.
Posto:
N m = potenza “meccanica” del motore
N i = potenza idraulica della pompa
N p = potenza perduta
N m = N i + N p
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POLITECNICO DI MILANO
Rendimento (pompe)
Portata teorica di una pompa Q t è somma di portata effettiva Q i e perduta Q p:
Q t = Q i + Q p
Da qui la definizione di rendimento volumetrico:
Pressione teorica p t è somma di pressione effettiva p i e pressione perduta p p :
p t = p i + p p
Da cui il rendimento meccanico e di pressione (idromeccanico)
e il rendimento totale η = η Q η c
!
!
Carlo GORLA – Oleodinamica – Parte 2
c
Q
Qi
=
Q
=
p
p
i
t
t
=
Qi
=
Q + Q
p
i
i
pi
+ p
p
p
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Rendimento (motori)
Il motore riceve potenza idraulica e eroga potenza meccanica:
N m = potenza “meccanica” del motore
N i = potenza idraulica della pompa
N p = potenza perduta
Q t = portata teorica
Q i = portata effettiva
Q p = portata perduta
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N m = N i – N p
Q t = Q i – Q p
p t = p i – p p
!
Q
!
!
c
Qt
=
Q
=
=
!
i
p
p
Q
t
i
Qt
=
Q + Q
!
=
c
t
p
t
p
+
t
p
p
p
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Rendimento (complesso pompa e motore idraulico)
Nel complesso pompa-motore si ha:
!
1
N
=
N
i1
m1
N
! =
N
;
m2
m1
!
m2
i 2
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2
N
=
N
Trascurando le perdite del circuito e quindi ponendo N i1 = N i2
!
=
!
1
!
2
=
N
N
m2
m1
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Rendimento (7)
Rendimenti di pompa e di motore idraulico in funzione di ω.
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Rendimento (8)
Mappa del rendimento di pompa/motore idraulico in funzione di ω e p.
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Rendimento (9)
Mappa del rendimento
totale di una pompa
idraulica in funzione di ω
e p: rilevi sperimentali
(Casappa)
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