Progetto MICS Abilitazioni Macchine

Giornata Nazionale di Formazione Formatori MACCHINE MOVIMENTO TERRA

in collaborazione con

ASCOMAC / CANTIERMACCHINE FEDERUNACOMA / COMAMOTER

Milano 10 Luglio 2012

Ing. Antonino Bonanno – IMAMOTER-C.N.R.

Sede ANIMA – via Scarsellini 13 - Milano

Trasmissione idrostatica

Comprende una pompa e un motore uniti in circuito chiuso: mandata della pompa collegata all’alimentazione del motore, e scarico del motore collegato all’aspirazione della pompa.

Trasmissione idrostatica

Se –1 ≤ αP ≤ 1 e αmin ≤ αM ≤ 1 la pompa può invertire la mandata generando l’inversione del moto del motore. Le linee di alta e bassa pressione si scambiano ruolo!

Trasmissione idrostatica

Limiti dei rapporti di coppia e velocità in funzione del tipo di architettura

Trasmissione idrostatica

Due esempi di regolazione in un sistema con motore e pompa variabile

Trasmissione idrostatica

Aree di funzionamento in un sistema con motore e pompa variabile

Trasmissione idrostatica

Le valvole di massima servono a salvaguardare il circuito che, a seconda delle condizioni operative si trova alla pressione maggiore

Comando automotivo

Ha lo scopo di ottenere da una trasmissione idrostatica un comportamento analogo al cambio automatico per autovetture. Si ottiene mediante un controllo elettronico delle cilindrate.

1)  il punto A, che fissa la velocità di variazione iniziale dell’assetto. Per velocità del diesel inferiori l’assetto è nullo e il motore (o i motori) della trasmissione sono fermi senza richiedere alcun intervento specifico;

2)  il punto B, che fissa la velocità di variazione finale dell’assetto oppure l’assetto massimo. Per velocità del diesel superiori l’assetto rimane costante.

Questa trasmissione può creare potenziali pericoli se non ben utilizzata

Il progressivo distacco della curva Δp(ωe) dalla curva limite ricavata dalla potenza massima del diesel e la conseguente impossibilità di sfruttare l’area tratteggiata nella figura sono fra le ragioni che motivano comandi automotivi più complessi, basati per esempio sulla sensibilità addizionale dell’assetto alla pressione differenziale e alla decelerazione del diesel rispetto al riferimento del regolatore.

Trasmissione Power-Shift

Trasmissione Power-Shift

•  Le ruote dentate, sempre in presa, sono rese solidali per mezzo di frizioni

•  Consentono di cambiare marcia senza interrompere il flusso di coppia (importante durante le fasi di lavoro: aratura, ecc.)

•  Importante il sincronismo con cui vengono comandate le frizioni

Trasmissione a variazione continua CVT

Output coupled

Input coupled

Trasmissione a variazione continua CVT

Input coupled NON rigenerativo: Il flusso passa parte dall’albero e parte dalla TI per poi ricongiungersi nell’epicicloidale. Unit 1 = pompa Unit 2 = motore

Trasmissione a variazione continua CVT

Input coupled rigenerativo: Il flusso passa dall’albero e viene ricircolato dalla TI. Unit 1 = motore; Unit 2 = pompa;

Trasmissione a variazione continua CVT

Rapporto di trasmissione

Tipo di trasmissione

Porzione di potenza idraulica

Rt<0 HR Ph>1

0<Rt<Rtl MR Ph<0

Rt>Rtl NR 0<Ph<1

Rtl = rapporto di trasmissione loocked Rt = rapporto trasmissione nella parte meccanica planetario Ph = potenza idraulica

Trasmissione a variazione continua CVT

Output coupled NON rigenerativo: Il flusso passa parte dall’albero e parte dalla TI. Unit 1 = motore Unit 2 = pompa

Trasmissione a variazione continua CVT

Output coupled rigenerativo: Il flusso passa dall’albero e viene ricircolato dalla TI. Unit 1 = pompa; Unit 2 = motore;

Trasmissione a variazione continua CVT

Rapporto di trasmissione

Tipo di trasmissione

Porzione di potenza idraulica

Rt<0 HR Ph>1

0<Rt<Rtl NR 0<Ph<1

Rt>Rtl MR Ph<0

Rtl = rapporto di trasmissione loocked Rt = rapporto trasmissione nella parte meccanica planetario Ph = potenza idraulica

Frenatura idrostatica

Con l’espressione frenatura idrostatica si intende la capacità di controllare la velocità di un veicolo sottraendogli energia cinetica per mezzo della sola trasmissione idraulica. Due sono i tipi di frenatura idrostatica: • quella rigenerativa − che implica un accumulo dell’energia cinetica del veicolo - • e quella dissipativa − che implica la trasformazione dell’energia cinetica in calore ed è a sua volta divisibile in due distinte classi:

Frenatura idrostatica

a)  la frenatura naturale, che sfrutta la capacità della trasmissione idrostatica di gestire un flusso inverso di potenza trasferendo il compito della dissipazione al motore diesel. Il vincolo − scomodo − che si incontra è che la capacità frenante del diesel è limitata e dipendente dalla velocità e il rischio − pericoloso − che si corre è che il motore stesso acceleri senza controllo.

b)  la frenatura forzata, che non sfrutta la specificità del circuito chiuso e si affida all’azione di apposite valvole di strozzamento collocate sullo scarico del motore e dotate di una logica funzionale capace sia di riconoscere la necessità della frenatura che di realizzarla.

Frenatura idrostatica forzata con valvole overcenter

Si affida all’azione di apposite valvole di strozzamento collocate sullo scarico del motore e dotate di una logica funzionale capace sia di riconoscere la necessità della frenatura che di realizzarla.

Frenatura idrostatica forzata con valvole overcenter

Come spesso accade, una classificazione non esaurisce tutte le alternative e lo dimostra il fatto che è immaginabile una frenatura mista in cui il diesel azioni in parallelo alla trasmissione una o più pompe (dedicate ad attrezzature di lavoro) che producano a richiesta una dissipazione di potenza che estende virtualmente la capacità di frenatura del diesel stesso.

La frenatura idraulica: un caso reale

Tipico controllo di una trasmissione idrostatica

La frenatura idraulica: un caso reale Curva di coppia resistente del motore termico: la coppia frenante è molto inferiore a quella che garantisce la trazione

Superato il punto B la frenata diventa inefficace pur aumentando il regime di rotazione del motore

La frenatura idraulica: un caso reale

Tipico controllo in fase di frenata.

Regimi raggiunti dal motore durante una frenatura dolce o brusca

Controllo delle cilindrate ottimizzato

Regime di rotazione del motore durante la frenata brusca (curva tratteggiata: controllo originale; curva continua: controllo ottimizzato)

Tipologie di freno

•  Freno multidisco a secco •  Freno multidisco a bagno d’olio •  Freno monodisco a secco o in bagno d’olio

•  Freno di stazionamento ad azionamento positivo (automobile) •  Freno di stazionamento ad azionamento negativo (treno, MMT)

Diverse dimensioni, diverso materiale d’attrito, diverso azionamento

Freno di stazionamento pneumatico negativo

Perché un freno negativo?

Dente