Estratti del materiale d'aula per l' Executive Master sull'Oleodinamica (6° ED. 18 giornate, Giugno 2013 - Febbraio 2014 a Modena), organizzato da Fondazione Democenter-Sipe con la collaborazione dei Dipartimenti di Ingegneria di Modena e Reggio Emilia, l'Istituto IMAMOTER del CNR e il patrocinio di ASSOFLUID

1. 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
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2. 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)
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3. 5
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4. 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
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5. 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
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6. 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
UL
VI
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7. PERDITE DI CARICO CONCENTRATE E DISTRIBUITE
Diagramma
di Moody
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8. COMPONENTI PRINCIPALI
Trasformatori in ingresso POMPE (Potenza
MeccanicaPotenza Idraulica)
Elementi di regolazione e di controllo VALVOLE
-di pressione
-di portata
direzionali
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9. COMPONENTI PRINCIPALI
Trasformatori in uscita ATTUATORI LINEARI E
ROTATIVI (Potenza IdraulicaPotenza Meccanica)
Elementi accessori e di
condizionamento (tubazioni, filtri,
scambiatori di calore, fluido etc.)
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10. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
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ATTUATORI LINEARI
E SEMI-ROTATIVI
Ing. Barbara Zardin
DIEF Dip. di Ing. Enzo Ferrari
Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
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11. 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;
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12. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
Q, p
F
FR
v
AUtile
 CONDIZIONE DI EQUILIBRIO DEL MARTINETTO:
RF = F
R
Utile
F
p =
A
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FUNZIONAMENTO DI UN
ATTUATORE LINEARE
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13. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
 CALCOLO DELLO SPESSORE DEL CILINDRO:
 Esempio applicativo:
DATI:
d = 200 [mm]
rott = 600 [N/mm2]
p = 300 [bar]
rott
amm 2
600 N
200
n 3 mm

   
n = 3
 Carico di rottura del materiale
 Coefficiente di sicurezza
RISULTATI:
amm
2
p 300 bar 30 MPa
0.15
N 200 MPa200
mm
  
 65
DIMENSIONAMENTO
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14. 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;
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ATTUATORI LINEARI materiali impiegati
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15. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
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ATTUATORI LINEARI
materiali impiegati
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16. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
COMPONENTI
ACCESSORI
Dott. Ing. Francesco Pintore
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17. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
SOMMARIO
 SERBATOI
 ACCUMULATORI
 SCAMBIATORI DI CALORE
 FILTRI
 TUBAZIONI
 GUARNIZIONI E TENUTE
 RACCORDI
 STRUMENTI DI MISURA
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18. LAB di
IDRAULICA
del VEICOLO
ACCUMULATORE
TIPOLOGIE
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19. 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
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20. 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!
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21. 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
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22. 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)
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