Docente: Ing. Fabrizio Paltrinieri Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica e Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria del Veicolo A.A. 2008/2009 – I Periodo di lezione Insegnamento di: Oleodinamica B Docente: Ing. Fabrizio Paltrinieri

INFORMAZIONI GENERALI Nome del Corso: Oleodinamica B SSD: ING-IND/08 CFU: 6 DOCENTE: Fabrizio Paltrinieri E-mail: fabrizio.paltrinieri@unimore.it Telefono: +39 059 2056152 Fax: +39 059 2056126 Corsi di Laurea: C.d.L.S. in Ingegneria Meccanica/Veicolo Anno di Corso: 2 (Secondo) Periodo di Insegnamento: dal 29/09/2008 al 06/12/2008 Oleodinamica B – Introduzione 1

INFORMAZIONI GENERALI Nome del Corso: Oleodinamica B Obiettivi formativi: il corso descrive le principali metodologie di simulazione attualmente utilizzate per la progettazione e per l’ottimizzazione dei circuiti e dei componenti oleoidraulici. Più in dettaglio, vengono presentate alcune metodologie numeriche utili per la simulazione del funzionamento di alcune delle principali tipologie di circuiti e componenti oleoidraulici, con particolare riguardo dedicato all’analisi dei transitori dinamici di funzionamento dei circuiti per applicazioni mobili e ad alcune metodologie di simulazione per la previsione del rendimento totale delle macchine volumetriche. Parole Chiave: oleoidraulica, simulazione, circuiti, componenti. Oleodinamica B – Introduzione 2

INFORMAZIONI GENERALI Nome del Corso: Oleodinamica B Propedeuticità obbligatorie: Oleodinamica A Propedeuticità consigliate: Termofluidodinamica, Metodi dell’Analisi Matematica per le Applicazioni Modalità di svolgimento della didattica: lezioni frontali in aula e in laboratorio Modalità di accertamento del profitto: tesina da sviluppare a partire da tematiche proposte dai docenti e prova finale orale Oleodinamica B – Introduzione 3

Giorno della settimana ORARIO DEL CORSO Nome del Corso: Oleodinamica B Orario settimanale del corso: N° Giorno della settimana Orario Aula Totale ore 1 Martedì 14:00 – 16:00 Lab. InfoMec 2 ore 2 Giovedì 14:00 – 18:00 4 ore TOTALE 6 ore Orario di ricevimento: martedì dalle ore 16:00 alle ore 18:00, salvo avviso contrario; altra data e orario da concordare con i docenti del corso. Conteggio crediti: 6 CFU x 9 ORE/CFU = 54 ORE Oleodinamica B – Introduzione 4

Oleodinamica B – Introduzione CALENDARIO DEL CORSO Nome del Corso: Oleodinamica B Calendario del corso: N° Settimana Data N° Ore Note 1a Settimana Dal 29/09 al 03/10 6 ore (1) 2a Settimana Dal 06/10 al 10/10 0 ore SAE 2008 3a Settimana Dal 13/10 al 17/10 (2) 4a Settimana Dal 20/10 al 24/10 (3) 5a Settimana Dal 27/10 al 31/10 (4) 6a Settimana Dal 03/11 al 07/11 (5) 7a Settimana Dal 10/11 al 14/11 (6) 8a Settimana Dal 17/11 al 21/11 (7) 9a Settimana Dal 24/11 al 28/11 (8) 10a Settimana Dal 02/12 al 04/12 (9) TOTALE 54 ore 9 Settimane Oleodinamica B – Introduzione 5

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Nome del Corso: Oleodinamica B Programma teorico del corso: Parte Prima: Metodologie di simulazione dei circuiti e dei componenti oleoidraulici Parte Seconda: Analisi Dinamica dei Circuiti Oleodinamici Parte Terza: Analisi Stazionaria e Dinamica di Componenti Oleoidraulici Oleodinamica B – Introduzione 6

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Parte Prima: Metodologie di simulazione dei circuiti e dei componenti oleoidraulici Introduzione Principali Metodologie di Simulazione 2.1 Analisi stazionaria e dinamica; 2.2 Sistemi di equazioni differenziali ordinarie (O.D.E. systems); 2.3 Sistemi misti di equazioni differenziali ordinarie e algebriche (D.A.E. systems); 2.4 Modelli di simulazione a parametri concentrati e distribuiti; 2.5 Metodi di integrazione di tipo esplicito ed implicito; 2.6 Metodi di integrazione a passo singolo e multipasso; 2.7 Stabilità ed accuratezza dei metodi di integrazione; 2.8 Cenni ai metodi delle differenze finite, dei volumi finiti e degli elementi finiti; 2.9 Esempi applicativi. Oleodinamica B – Introduzione 7

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Parte Seconda: Analisi Dinamica dei Circuiti Oleodinamici Principali tipologie di circuiti oleodinamici: richiami 1.1 Gruppi generatori; 1.2 Gruppi utilizzatori; 1.3 Trasmissione idrostatica in circuito aperto ed in circuito chiuso; 1.4 Esempi di circuiti reali. L’ambiente di simulazione AMESim 2.1 Introduzione e presentazione dell’ambiente di simulazione AMESim; 2.2 Principali funzioni di pre-processing e di post-processing in ambiente AMESim; 2.3 Le librerie “Mechanical Design”, “Hydraulic Design” e “Control Signals”; 2.4 La libreria “Hydraulic Component Design”; 2.5 Modalità per la creazione e l’utilizzo di supercomponenti; 2.6 Esercitazioni in laboratorio. Oleodinamica B – Introduzione 8

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Parte Seconda: Analisi Dinamica dei Circuiti Oleodinamici Analisi dinamica di circuiti oleodinamici in ambiente AMESim 3.1 Gruppo generatore con pompa singola; 3.2 Gruppo generatore con pompa doppia; 3.3 Gruppo generatore a pressione costante; 3.4 Gruppo generatore a portata costante; 3.5 Compensatori di pressione e di portata; 3.6 Gruppo generatore load-sensing; 3.7 Collegamenti di attuatori in serie, in parallelo e tandem (o prioritario); 3.8 Martinetto rigenerativo; 3.9 Trasmissione idrostatica in circuito aperto ed in circuito chiuso. Oleodinamica B – Introduzione 9

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Parte Terza: Analisi Stazionaria e Dinamica di Componenti Oleoidraulici Valvole di controllo della pressione Modellazione a parametri concentrati in ambiente AMESim di una valvola limitatrice di pressione a comando diretto: analisi stazionaria e dinamica. Influenza dei principali parametri costruttivi e di funzionamento della valvola. Valvole di controllo della portata Modellazione a parametri concentrati in ambiente AMESim di una valvola limitatrice di portata a due e a tre bocche: analisi stazionaria e dinamica. Influenza dei principali parametri costruttivi e di funzionamento. Confronto tra le caratteristiche di funzionamento delle due tipologie di valvola. Oleodinamica B – Introduzione 10

Oleodinamica B – Introduzione PROGRAMMA DEL CORSO Parte Terza: Analisi Stazionaria e Dinamica di Componenti Oleoidraulici Macchine volumetriche a pistoni assiali 3.1 Implementazione in ambiente AMESim di un modello numerico a parametri concentrati per la stima dell’andamento della pressione all’interno della generica camera pompante di una macchina volumetrica a pistoni assiali a piastra inclinata; 3.2 Analisi di sensibilità del modello al variare dei principali parametri geometrici e operativi della macchina; 3.3 Estensione del modello allo studio del funzionamento di macchine multi-pompante; 3.4 Implementazione di un modello numerico per la previsione del rendimento volumetrico della macchina. Oleodinamica B – Introduzione 11

Oleodinamica B – Introduzione TESTI CONSIGLIATI Nome del Corso: Oleodinamica B Testi consigliati: Lucidi, appunti e dispense forniti dal docente. Kreysig, E., 1993. “Advanced Engineering Mathematics”. John Wiley & Sons Publisher. Saad, Y., 1996. “Iterative methods for sparse linear equations”. PWS Publishing Company. Nervegna, N., 2003. “Oleodinamica e Pneumatica” – Vol. 1, 2 e 3 – Casa Editrice Politeko – Torino. Zarotti, G., 1997. “Circuiti Oleodinamici” – Quaderni Tematici Cemoter – CNR. AMESim User Manual – Version 4.3 – Settembre 2004. Oleodinamica B – Introduzione 12

SIMULAZIONE FLUIDODINAMICA CLASSIFICAZIONE DIMENSIONALE MODELLI NUMERICI DI CALCOLO A PARAMETRI CONCENTRATI 0D 1D MULTI - DIMENSIONALI 2D 3D Oleodinamica B – Introduzione 13

SIMULAZIONE FLUIDODINAMICA CODICI DI CALCOLO 0D-1D (a parametri concentrati): AMESim (Imagine SA – LMS Software) ITISIM VISSIM CODICI DI CALCOLO 3D: STAR CD (Computational Dynamics Adapco) Fluent (Fluent Software) ANSYS CFX (ANSYS Software) Swift (AVL Software) Oleodinamica B – Introduzione 14

SIMULAZIONE FLUIDODINAMICA PUNTI FAVOREVOLI: Comprensione più approfondita dei fenomeni che caratterizzano i circuiti e i componenti Possibilità di valutare l’andamento di grandezze difficilmente misurabili sperimentalmente Riduzione del numero di prototipi da testare sperimentalmente, selezione delle soluzioni progettuali più promettenti Acquisizione di know-how tecnico specifico di settori ad elevato contenuto tecnologico Oleodinamica B – Introduzione 15

SIMULAZIONE FLUIDODINAMICA PUNTI SFAVOREVOLI: Necessità di calibrare i modelli numerici sulla base di dati sperimentali eventualmente disponibili Ingenti risorse per il calcolo e la memorizzazione dei risultati  investimenti iniziali consistenti in macchine e personale dedicati Continuo aggiornamento dei software di calcolo e del personale impiegato Difficoltà di interpretazione dei risultati  limitate ricadute in ambito progettuale e produttivo Oleodinamica B – Introduzione 16