Macchine a pistoni assiali Dott. Ing

Presentazione sul tema: "Macchine a pistoni assiali Dott. Ing"— Transcript della presentazione:

1 Macchine a pistoni assiali Dott. Ing
Macchine a pistoni assiali Dott. Ing. Emiliano Specchia Oleodinamica A 1/12/2009

2 Sommario Introduzione alle macchine a pistoni
Presentazione delle diverse architetture Piatto inclinato Asse Inclinato Calcolo portata istantanea (caso ideale) Distribuzione Calcolo coppie sul piatto inclinato(caso statico)

3 Macchine a pistoni : possibili architetture
Piatto inclinato (Swash plate) Pistoni assiali Asse inclinato (Bent axis) Macchine a pistoni Blocco stellare rotante (External piston support) Pistoni radiali Blocco stellare fisso (Internal piston support)

4 Macchina a pistoni assiali piatto inclinato
Blocco cilindri - Rotante - Piatto inclinato - Fisso - Pistone - Rotante -

5 Pistoni assiali piatto inclinato – cilindrata fissa

6 Pistoni assiali piatto inclinato – cilindrata variabile

7 Pistoni assiali Asse inclinato
Snodo sferico Giunto cardanico Pistone - Rotante - Albero - Rotante - Blocco cilindri - Rotante -

8 Pistoni assiali Asse inclinato – cilindrata fissa

9 Pistoni assiali Asse inclinato – cilindrata variabile
Asse di rotazione per cambio cilindrata

10 Macchina a pistoni assiali e piatto inclinato
Blocco cilindri - Rotante - Pistone - Rotante - Albero - Rotante - Piatto inclinato - Fisso - Piatto di ditribuzione - Fisso -

11 Macchina a pistoni assiali e piatto inclinato

12 Macchina a pistoni assiali e piatto inclinato

13 Macchine a pistoni assiali e a piatto inclinato : calcolo portata istantanea teorica

14 Portata istantanea Traiettoria centro pistone y x z  rcp 

15 Portata istantanea V PMI  = 0° Q V PMS  = 180°

16 Portata istantanea V PMS  = 180° Q V PMI  = 360°

17 Portata istantanea V V PMI  = 0° PMI  = 180° Fase Pressione cilindro
Pompa Mandata Alta pressione Motore Scarico Bassa pressione V PMI  = 180°

18 Principio di funzionamento
V PMI =180° Fase Pressione cilindro Pompa Aspirazione Bassa pressione Motore Alimentazione Alta V PMI =360°

19 Portata istantanea Traiettoria centro pistone y x z  rcp 

20 Portata istantanea Equazione di continuità
QM Generica portata di trafilamento Portata elaborata dalla macchina

21 Portata istantanea Trafilamenti
Blocco cilindri Pattino Pistone Pozzetto Pressione cilindro Strozzatore

22 Portata istantanea Trafilamenti

23 Portata istantanea Equazione di continuità
QM Generica portata di trafilamento Portata elaborata dalla macchina

24 Portata istantanea Equazione di continuità
QM

25 Portata istantanea Equazione di continuità

26 Portata istantanea Equazione di continuità

27 Portata istantanea MANDATA ASPIRAZIONE

28 Portata istantanea

29 Portata istantanea

30 Portata istantanea np = 2 Dq = 180°

31 Portata istantanea nK = 3 Dq = 120°

32 Portata istantanea nK = 4 Dq = 90°

33 Portata istantanea E’ possibile osservare come:
Macchine con un numero di pompanti pari risultano più “irregolari” di macchine con un numero di pompanti dispari L’irregolarità di una macchina decresce all’aumentare del numero di pompanti I valori massimo e minimo della portata istantanea sono tanto più vicini al valore di portata media quanto maggiore è il numero dei corpi pompanti La distanza angolare tra i valori massimo e minimo della portata istantanea decresce all’aumentare del numero dei corpi pompanti

34 Portata istantanea Grado di Irregolarità
Parametri Caratteristici dell’Irregolarità

35 Portata istantanea Grado di Irregolarità
Grado di Irregolarità di una Pompa a Pistoni Assiali Fasatura Ideale 314.16

36 Macchine a pistoni assiali e a piatto inclinato : distribuzione

37 Diagramma di indicatore
p

38 Distribuzione V pH pL

39 Equazione di continuità Distribuzione ideale
V pH pL PMI  = 0° V pH pL PMI  = 180°

40 Equazione di continuità Distribuzione ideale
V pH pL PMI  = 180° V pH pL PMI  = 360°

41 Distribuzione Bassa pressione Alta pressione

42 Distribuzione Bassa pressione Alta pressione

43 Distribuzione Pressione cilindro

44 Distribuzione

45 Transizione istantanea tra bassa e alta pressione
Distribuzione D BC D = BC Transizione istantanea tra bassa e alta pressione

46 Distribuzione D BC D > BC
Isolamento del cilindro compressione+espansione del fluido  Picco di pressione,  tenuta idraulica

47 Equazione di continuità Distribuzione reale
BC D < BC Incrocio tra alta e bassa  Picco di pressione,  tenuta idraulica

48 Distribuzione Area di efflusso
BC = D Area [mm2] BC  [°]

49 Distribuzione Area di efflusso
Area [mm2]  [°]

50 Riassumendo La distribuzione gestisce la comunicazione del cilindro con ambiente di alta e bassa pressione La distribuzione è responsabile della dinamica della pressione nel cilindro La fasatura tra luci del distributore e luci del blocco cilindri, oltre che l’eventuale adozione di apposite baffature, permette di gestire al meglio tale dinamica La coppia all’albero dipende dalla pressione nei cilindri; brusche variazioni di pressione comportano brusche variazioni di coppia  rumore + vibrazioni

51 Macchine a pistoni assiali e a piatto inclinato : calcolo coppia all’albero

52 Equilibrio assiale gruppo pompante (caso statico)
Traiettoria centro pistone y x z  rcp

53 Equilibrio assiale gruppo pompante (caso statico)
β Fp FPi-Pa Frp z

54 Coppie sul gruppo rotante
x x  z y ycp Traiettoria centro pattino

55 Equilibrio assiale gruppo pompante (caso statico)
Traiettoria centro pistone y x z  rcp

56 Coppie sul gruppo rotante
La coppia dipende (ovviamente) dall’angolo del piatto ! È massima (in valore assoluto) a metà corsa ( = 90° ,  = 270°), nulla ai punti morti ( =0° , =180°),

57 Coppie sul gruppo rotante

58 Coppie sul gruppo rotante
pH = 100 bar (alta pressione), pL = 5 bar (bassa pressione) np = 1

59 Coppie sul gruppo rotante
pH = 100 bar (alta pressione), pL = 5 bar (bassa pressione) np = 2

60 Coppie sul gruppo rotante
pH = 100 bar (alta pressione), pL = 5 bar (bassa pressione) np = 3

61 Coppie sul gruppo rotante
pH = 100 bar (alta pressione), pL = 5 bar (bassa pressione) np = 4

62 Coppie sul gruppo rotante
pH = 100 bar (alta pressione), pL = 5 bar (bassa pressione) np = 9

63 Coppie sul gruppo rotante
E’ possibile osservare come: Tutte le considerazioni fatte sull’irregolarità della portata valgono anche per l’irregolarità della coppia Macchine con un numero di pompanti pari risultano più “irregolari” di macchine con un numero di pompanti dispari L’irregolarità di una macchina decresce all’aumentare del numero di pompanti I valori massimo e minimo della portata istantanea sono tanto più vicini al valore di portata media quanto maggiore è il numero dei corpi pompanti La distanza angolare tra i valori massimo e minimo della portata istantanea decresce all’aumentare del numero dei corpi pompanti