Appunti di Oleodinamica e pneumatica M

PERICOLI:

nel condotto di aspirazione il problema è a valle, ovvero la diminuzione di pressione che può comportare una pressione

relativa negativa, prossima alla tensione di vapore con conseguenti pericoli di cavitazione.

Nel collettore di mandata, invece, il pericolo è opposto, bisogna evitare sovrapressioni eccessive e colpi di ariete.

POSSIBILI SOLUZIONI:

6. Carichi radiali e spinte sui perni delle pompe a ingranaggi

La caratteristica di queste pompe a ingranaggi come si nota è che non hanno una sollecitazione simmetrica sui due

perni. Se si dovesse rompere un perno per uno sforzo di taglio si romperebbe sempre il perno della ruota condotta.

Le due spinte sui perni causano una traslazione, una chiusura dei giochi con un rischio di contatto tra testa del dente e

carcassa che comporta un elevato regime di usura della pompa.

All’avviamento della macchina, dopo la produzione, si tende a mettere in rotazione a basso carico le pompe per operare

la cosiddetta fase di rodaggio che comporta un’esportazione di materiale nella zona più soggetta ad usura.

Se non si facesse questa operazione, andando a mettere subito in lavorazione la pompa si veri cherebbero fenomeni di

grippaggio istantaneo.

7. Fiancate ottanti e schema bilanciamento pressioni nelle pompe a ingranaggi

Prima della angia in questo caso si interpone la boccola, la quale può avere più o meno lo stesso sviluppo longitudinale

dei perni. Si protende leggermente all’esterno garantendo un gioco radiale tra la ruota e il corpo laterale.

Le due boccole sono dotate di un gioco superiore tra la boccola e il anco delle due ruote dentate ma anche di un gioco

inferiore nella parte contrapposta alla ruota dentata, ovvero tra boccola e carcassa. Questo gioco assiale e variabile

perché la boccola può leggermente muoversi, ma è un gioco millimetrico. Sono realizzati degli intagli:

• Aspirazione: per facilitare

l’arrivo del uido verso i perni

(riempimento e lubri cazione)

• Mandata: per facilitare il

contatto con l’ambiente di alta

pressione favorendo il

disimpegno del uido

È presente una cava per O-ring a forma di 3

che ha la funzione di separare gli ambienti a

pressione diversa.

Vi sono due aree molto diverse: tipicamente

l’arra in contatto con la pressione di

mandata risulta minore rispetto a quella in

contatto con la pressione di aspirazione.

Queste sono appunto aree di

compensazione per le spinte assiali.

Si riescono a compensare i giochi assiali con

questa ancata ottante, ma deve ottarr

nella direzione dell’asse, non deve inclinarsi

rispetto ad esso. Se le due aree di

compensazione non fossero proporzionali,

cioè tali per cui non vale la proporzione

precedente, avremmo un’inclinazione quindi

impuntamento sull’albero.

Se non avessi la compensazione della spinta in entrambe le direzioni di mandata e di aspirazione la boccola si

sposterebbe tendendo ad impuntarsi sull’asse del perno che tenderebbe quindi ad in ettere. Per evitare l’assenza di

compensazione compenso con una spinta anche sui anchi tra angia e ruota dentata e tra coperchio e ruota dentata.

Quindi la forma della guarnizione che va ad impegnarsi

nella cava e la progettazione delle aree di compenso è

fondamentale.

8. Metodo per il calcolo della pressione nei vani delle pompe a ingranaggi

Le portate di fuga dipendono dai tra lamenti e

quindi sono esprimibili secondo la legge di

Poiseuille:

Ma dobbiamo considerare che sempre alla testa del dente abbiamo una

portata di fuga attraverso il meato dovuta alla rotazione del dente, quindi un

moto relativo tra le due pareti che delimitano il meato. Questo crea un

trascinamento del uido

9. Pompe a palette: design delle bocche e calcolo cilindrata

Si veri ca un problema legato al fatto che è necessaria una rotazione ulteriore della paletta di destra per esempio per

portarsi in condizione. É necessario quindi un arco di rotazione aggiuntivo che chiamiamo Δψ per poter consentire all’olio

imprigionato di fuoriuscire e di arrivare a poter essere scaricato all’ambiente di mandata. Contemporaneamente a seguito

di questa rotazione anche la paletta di sinistra si sposta dello stesso angolo. Come si può notare dal disegno, a seguito

della rotazione, il volume a disposizione dell’olio e calato.

Una bocca più stretta implica una compressione dell’olio contenuto nella camera, fenomeno inammissibile per un uido

incomprimibile. L’olio si opporrà a questa compressione, ciò implica che la pompa smetterà di ruotare, si va incontro al

blocco della pompa. Questo design della bocca è quindi inammissibile.

Sapendo che alla mandata abbiamo condizioni di pressione maggiori rispetto all’aspirazione si veri ca una situazione e di

bypass: l’olio dal condotto di mandata tende ad entrare nella camera e fuoriuscire verso l’ambiente di aspirazione.

Quindi possiamo arrivare alla conclusione che l’unico design corretto delle bocche é con L coincidente con l. Quindi in

corrispondenza del tip delle palette, in posizione simmetrica, devo avere anche il punto di inizio della larghezza della

bocca (sia di aspirazione che di mandata). L’espressione sembra essere

direttamente proporzionale al numero

di palette, tuttavia dobbiamo tenere

conto che anche Ac é dipendente dal

numero di palette a parità di ingombro

della macchina. Infatti facendo il

confronto con una pompa ad 8 palette:

L’eccentricità é il parametro chiave da cui dipende in maniera lineare la cilindrata stessa. Questa tuttavia è una espressione

della cilindrata approssimata, determinata sotto l’ipotesi di trascurare lo spessore della paletta.

Si può introdurre anche questo fattore arrivando ad una espressione della cilindrata più accurata:

Si nota una diminuzione della cilindrata rispetto a prima all’aumentare del numero di

palette e all’aumentare dello spessore di ciascuna paletta. Otteniamo sempre una funzione

di parametri geometrici e del numero di pale. Scarto la soluzione con il meno perché sicamente priva di senso.

10. Pompe a palette a cilindrata variabile: disegno, funzionamento e curve caratteristiche

Qui vediamo un esempio di macchina di pompe a palette a cilindrata

variabile cioè eccentricità regolabile. Il disegno mostra il rotore e lo

statore (costituito da un disco) eccentrico rispetto al rotore. L’anello è

mantenuto in posizione da un sistema di molla + pistoncino che è

premuto contro l’anello dalla molla.

La posizione del rotore è ssa mentre l’anello (quindi lo statore) è in

grado di muoversi. È presente un elemento lettato che funge da

riscontro di ne corsa regolabile, alloggiato dentro il corpo della

macchina e sso.

Tra anello statorico e rotore si realizza, grazie alla relativa eccentricità, l’insieme delle camere, alcune riempite di olio ad

alta pressione, altre riempite di olio a bassa pressione. L’anello è mantenuto a ne corsa dalla molla ma può veri carsi il

caso in cui l’anello si sposti verso destra, andando a ridurre l’eccentricità. Vediamo in particolare la forza scomposta in

due componenti: una orizzontale e una verticale, la forza complessiva è la risultante delle forze di pressione sull’anello.

La componente verticale della forza di pressione sull’anello è controbilanciata da un riscontro sso (un elemento lettato

avvitato dentro il corpo), la componente orizzontale invece è contrastata dalla molla. Quindi ntanto che la

pressione non è troppo

elevata la molla vince la forza

di pressione e l’anello rimane

fermo e in contatto con il

riscontro di ne corsa a

sinistra (in posizione di

massima eccentricità e di

massima portata).

Se la pressione aumenta la

forza orizzontale di pressione

sull’anello diventa maggiore,

la molla si deforma e l’anello

si sposta verso destra con

conseguente riduzione

dell’eccentricità e quindi

della portata.

Qui di anco viene

rappresentata la curva

caratteristica della pompa a

cilindrata variabile.

11. Pompe a pistoni policilindriche: calcolo portata istantanea e irregolarità

Il volume istantaneo generato notiamo essere variabile con θ che varia con il tempo

e dipende anche da alcune dimensioni caratteristiche della macchina: alesaggio

del singolo pompante, dimensione del tamburo del cilindro, angolo di inclinazione

della piastra.

Da questa legge cosinusoidale del volume generato internamente al cilindro del singolo pompante generico, posso

associare una legge analoga per tutti gli altri pompanti

In generale non si va mai oltre 10

pompanti

12. Regolatori di cilindrata: di erenze tra PC e LS FUNZIONE DEL

REGOLATORE: si vuole

regolare (limitare) la pressione

di mandata, mantenendola al

valore di taratura, se la

pressione tende ad aumentare

oltre il valore limite, la

cilindrata viene diminuita.

Abbiamo espresso la portata in due modi di erenti, un’equazione di legame tra parametri geometrici: area della strozzatura

calibrata, coe cienti di e usso e pressioni p1 e pM. Abbiamo trovato un legame tra p1 e x, quindi per ogni posizione del

cursore interno al regolatore di pressione abbiamo una p1 univocamente determinata. Quindi sappiamo poi che per ogni

p1 troviamo una x2 quindi una posizione di equilibrio sul pistone di contrasto tramite l’equazione di bilancio

dell’equipaggio mobile.

13. Regolatore LS: schema, relazioni analitiche e caratteristiche L’impianto può essere complicato con

l’inserimento in parallelo di un regolatore

PC. I due regolatori sono caratterizzati

da due molle molto diverse. La molla del

regolatore PC stabilisce la p* (pressione

di precarico) mentre la molla meno

caricata del regolatore LS stabilisce la

pressione Δp* di di erenza tra la

mandata e il carico.

La curva caratteristica in questo caso diventa una mappa di funzionamento.

Con il PC regolo la pressione mantenendo un valore desiderato, mentre con LS regolo la portata mantenendola ad un

valore desiderato.

14. Regolatore a potenza costante e regolatore a somma di potenze

Quando ho un sistema che è soggetto a carichi variabili in termini di pressione e il motore è dimensionato con una certa

potenza meccanica di progetto utilizzo questo regolatore. Io potrei dover sfruttare sempre la potenza massima. Qualora il

carico richiesto in termini di pressione fosse alto, allora si regola la portata con il regolatore diminuendola.

Un esempio può essere il caso delle macchine utensili la cui testa di lavoro si avvicina velocemente al pezzo ntanto che

non c’è il pezzo che oppone resistenza. Durante l’asportazione del truciolo invece, l’avanzamento della testa del l’utensile

sar&agr