Soggetti:
- Introduzione all'idraulica
- Schemi idraulici
Introduzione all'idraulica:
Per idraulica si intende la trasmissione di energia (forze e movimenti) attraverso un fluido. La parola “idraulico” deriva dal greco (idro = acqua, aulos = tubo). L'idraulica è una tecnologia di azionamento, controllo e regolazione che incontriamo nella tecnologia dei veicoli a motore, nell'ingegneria meccanica, nella tecnologia di azionamento e controllo, nell'aeronautica e nell'agricoltura. Possiamo distinguere l'idraulica in idrocinetica ed idrostatica:
- Idrocinetica: velocità del fluido elevate e pressioni relativamente basse, come il convertitore di coppia nella trasmissione automatica;
- Idrostatico: basse velocità del fluido e alte pressioni, come incontriamo nel servosterzo.
In pratica, oltre all'idraulica, troviamo anche la pneumatica, l'elettronica e la tecnologia degli azionamenti meccanici. Ciascuna tecnica presenta vantaggi e svantaggi a seconda dell'applicazione per cui viene utilizzata. I vantaggi e gli svantaggi dell’idraulica rispetto ad altre tecniche sono:
Vantaggi:
- Alta densità di potenza; grandi forze e coppie possono essere trasmesse con componenti di piccole dimensioni;
- Velocità, potenza e coppia infinitamente regolabili;
- L'energia idraulica può essere immagazzinata e riutilizzata;
- È possibile un'elevata precisione e un posizionamento costante.
contro:
- Tecnologia relativamente costosa;
- Sensibile allo sporco;
- Possibilità di perdite (sia interne che esterne).
In un sistema idraulico, il fluido si muove. Il flusso del liquido può essere messo in moto mediante una pompa o un pistone. Tutti i sistemi idraulici si basano sulla legge di Pascal:
“In un recipiente chiuso la pressione esercitata su un fluido a riposo si propaga uniformemente in tutte le direzioni.”
Vediamo questo principio nella figura seguente, dove con un pistone viene esercitata una forza (F1) sulla superficie del pistone. La forza crea una pressione nel sistema pieno di fluido (chiuso), che spinge il pistone verso l'alto con la forza F2.
La pressione dipende dalla forza e dalla superficie del pistone. Sulla pagina "pressione nel sistema idraulico” questo è reso chiaro attraverso animazioni e calcoli.
Schemi idraulici:
Gli schemi idraulici composti da simboli sono compilati dal costruttore per poter leggere come vengono collegati i componenti durante gli interventi di manutenzione e/o riparazione. Il diagramma di flusso indica anche quali tipi di componenti sono presenti nel sistema. Una panoramica dei simboli si trova nella pagina con il elenco dei simboli idraulici.
Nell'immagine seguente vediamo i componenti più comunemente utilizzati in un sistema idraulico. I componenti sono indicati con un colore e un numero.
Un motore elettrico aziona la pompa idraulica (1), che sposta l'olio idraulico alla valvola di controllo (4).
La valvola limitatrice di pressione (2) protegge il sistema da una pressione eccessiva. La pressione dell'impianto può essere letta dal manometro (3).
La valvola di controllo ad azionamento manuale ha quattro connessioni:
P (pompa), T (serbatoio) e collegamenti A e B per il cilindro.
Il cursore di controllo può essere impostato in tre posizioni:
- a riposo (posizione attuale);
- A destra;
- A sinistra.
A seconda della posizione della valvola di controllo, il cilindro viene alimentato con olio idraulico e il pistone si muoverà.
Le immagini seguenti delineano le diverse posizioni della valvola di controllo con cui è possibile spostare il cilindro.
1. Cursore di controllo in posizione neutra:
Anche la pompa idraulica nello schema seguente è azionata da un motore elettrico. La pompa aspira l'olio idraulico dal serbatoio e fornisce l'olio sotto pressione elevata alla valvola limitatrice di pressione, al manometro e alla valvola di controllo.
La valvola di controllo è in posizione centrale, in modo che i collegamenti P e T siano collegati tra loro e l'olio idraulico entra nella valvola di controllo tramite P ed esce tramite T.
L'olio idraulico scorre dal collegamento T attraverso il filtro di ritorno al serbatoio. Nell'alloggiamento del filtro di ritorno si trova un dispositivo di sicurezza contro la pressione che si apre contro la forza della molla quando la pressione del fluido aumenta.
L'aumento di pressione può verificarsi quando il filtro viene intasato da particelle di sporco.
Poiché in questa posizione della valvola di comando circola l'olio idraulico, non si verifica quasi alcun accumulo di pressione. L'olio incontra solo una certa resistenza nella valvola di controllo, nei tubi e nel filtro di ritorno. Tuttavia, questa resistenza è così bassa che l'olio viene pompato senza pressione.
2. Slitta di controllo in posizione sinistra:
Il cursore di controllo è posizionato nella posizione sinistra. In questa posizione i terminali P e A, nonché T e B, sono collegati tra loro. L'olio idraulico si sposta attraverso i tubi sul lato sinistro del cilindro. Inizia l'accumulo di pressione sul lato sinistro del pistone, che ora viene controllato.
Poiché il ritorno (B) del cilindro è ora collegato al raccordo a T della valvola di controllo, l'olio può fluire sul lato destro del cilindro - attraverso il filtro di ritorno - al serbatoio.
Il cilindro esegue un movimento verso l'esterno fino al raggiungimento della battuta. Lo vediamo nella seguente situazione.
3. Pistone in posizione estrema:
In questa situazione il pistone è stato esteso al massimo, quindi è stato raggiunto il finecorsa. La protezione da sovrapressione impedisce che la pressione salga troppo. Senza questa protezione la pressione aumenterebbe in modo incontrollabile causando difetti.
La valvola di controllo della pressione (nella figura è mostrata a sinistra della pompa idraulica) si apre quando viene raggiunta la pressione preimpostata. La valvola limitatrice di pressione collega la linea di alimentazione dalla pompa idraulica al ritorno. Ora c'è una circolazione costante attraverso questa valvola limitatrice di pressione finché la pressione non diminuisce.
4. Controllo scorrevole nella giusta posizione:
Il cursore di controllo è ora azionato nella posizione giusta (di fronte). Rispetto alla situazione 2, i tubi sono collegati reticolati tra loro: la P è ora collegata a B, in modo che la pressione si accumuli sul lato destro del pistone. Il collegamento A è collegato a T (ritorno). In questa posizione il pistone si sposta dalla slitta di comando verso sinistra.
Quando viene raggiunta la battuta d'arresto del pistone, la pressione aumenta nuovamente fino alla pressione alla quale si apre la valvola limitatrice di pressione. Il cursore di controllo deve quindi essere riportato nella posizione centrale.
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