L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica. La parola oleodinamica è composta da due parole greche: “élaion”, riferito a sostanze dotate di untuosità, e “dynamikós” riferito alla forza e al movimento. Da ciò si può dedurre in cosa consiste un sistema oleodinamico: un fluido viscoso viene immesso in un sistema chiuso dove successivamente viene creata o aumentata una certa pressione per azione meccanica o statica.

In entrambi i processi, la pressione che si crea viene trasmessa attraverso tubi o sistemi di tubature fino a innescare la reazione (meccanica) desiderata in un punto specifico. In virtù del loro semplice funzionamento, gli impianti oleodinamici vengono utilizzati in un’ampia gamma di aree di lavoro.

I sistemi oleodinamici possono movimentare grandi carichi con una forza facile da gestire. In tale processo sono coinvolti diversi componenti all’interno del circuito oleodinamico. La seguente panoramica passo dopo passo spiega in maniera semplice come funziona l’oleodinamica.

Principi Fondamentali dell'Oleodinamica

Per il funzionamento di sistemi oleodinamici viene raramente utilizzata l’acqua. Di solito tali impianti vengono azionati con l’aiuto di un olio speciale (olio idraulico). Grazie alle sue proprietà, l’olio è perfettamente idoneo a garantire un funzionamento delicato all’interno della meccanica di precisione di macchine e motori.

Come oli oleodinamici si possono utilizzare, a seconda del settore di applicazione, oli minerali, oli vegetali, emulsioni acqua-olio o fluidi sintetici. Grazie alle sue proprietà, l’olio è perfettamente idoneo a garantire un funzionamento delicato all’interno della meccanica di precisione di macchine e motori.

Fasi del Funzionamento Oleodinamico

  1. Aumento della pressione: La pompa idraulica viene azionata manualmente (ad esempio azionando una leva o un pedale) o tramite un motore. Il movimento del pistone riduce lo spazio per l’olio idraulico. La pressione continua a salire.
  2. Distribuzione del volume o del flusso: Il fluido in pressione è chiamato anche volume o flusso. Questo viene distribuito attraverso i tubi idraulici del sistema. Nei sistemi oleodinamici complessi è possibile utilizzare delle valvole per controllare la direzione del flusso volumetrico.
  3. Conversione in energia meccanica: Una volta che il fluido si è diffuso attraverso i tubi e ha accumulato una pressione sufficiente, attiva un secondo cilindro o motore idraulico (cilindro idraulico doppio effetto) che è responsabile del processo corrispondente (ad esempio, il sollevamento di una piattaforma o l’attivazione del freno).
  4. Ritorno del fluido idraulico: Infine, per abbassare nuovamente la pressione nel caso di sistemi manuali a molla (in un sistema frenante, ad esempio), è sufficiente riposizionare la leva nella sua collocazione iniziale. Sulle macchine edili più grandi o su elevatori idraulici potenti è presente di solito un secondo interruttore che abbassa il pistone e, se necessario, apre una valvola di ritorno in modo che il fluido idraulico venga nuovamente distribuito in maniera uniforme all’interno del sistema.

Anche se le modalità di funzionamento sono molto simili, l’oleodinamica presenta alcuni vantaggi rispetto alla pneumatica. I sistemi e gli azionamenti oleodinamici sono estremamente potenti.

Componenti Chiave dell'Impianto Idraulico di un Escavatore

Centro nevralgico dell’escavatore cingolato e artefice delle sue prestazioni, l’impianto idraulico è frutto di un complesso equilibrio di componenti e architetture circuitali. Se il motore diesel rappresenta il cuore dell’escavatore, l’impianto idraulico ne è in tutti i sensi il sistema nervoso. Quest’ultimo è infatti il punto dove potenza del motore, affidabilità delle pompe, gestione elettronica e ser­vocomandi, unitamente alle carat­teristiche strutturali della macchina, confluiscono dando origine alle prestazioni finali dell’escavatore.

Dal punto di vista funzionale l’impianto idraulico è costituito da quattro componenti: pompe, distributori, sistema di con­trollo e attuatori.

Pompe Idrauliche

Quanto alle prime, dando ormai per acquisita la generalizzata adozione di pompe a portata variabile, le due tipo­logie principali sono quella delle pompe a pistoni assiali a portata variabile per inclinazione del blocco cilindri e quella delle pompe a pistoni assiali a portata varia­bile per inclinazione del piattello di distribuzione. Le prime sono generalmen­te adottate in combinazione a distributori convenzionali, le seconde sono più frequentemente adottate in accoppiata a distributori load sensing e per l'azionamento della rota­zione in circuito chiuso. Entrambe le tipologie offrono in ogni caso un’elevata affidabilità e un altrettanto positivo rendimento.

I livelli di potenza idraulica erogata dalle pompe possono essere programmati e gestiti dal computer di bordo; questi, definiti comunemente modalità di lavoro, vengono calibrati in funzione degli utilizzi tipici dell’escavatore. Accanto a tali funzioni principali la logica di controllo dell’idraulica è in grado di gestire ulteriori funzionalità.

Per citarne solo alcune, il cosiddetto cut off, grazie al quale, al raggiungimen­to della pressione massima in impianto, è possibile ridurre quasi a zero la cilindrata minima delle pompe; o ancora, sempre in tema di regolazione della cilindrata delle pompe idrauliche, il ritorno automatico in cilindrata minima in assenza di pressione di pilotag­gio. Nel caso delle pompe idrauliche specifi­catamente concepite per I'alimentazione di distributori idraulici del tipo load sensing, la cilindrata delle pompe si adegua automati­camente alla pressione in impianto, e par­tendo da un valore sostanzialmente nullo si porta al valore massimo al raggiungimento della pressione di inizio regolazione. II risul­tato energetico complessivo si concretizza in una drastica riduzione dei consumi.

Distributori

Passando al gruppo distributore, sono due le tecnologie oggi maggiormente diffuse, quella convenzionale e quella load sensing. La principale differenza fra le due soluzioni consiste essenzialmente nel fatto che la seconda è in grado, attraverso i compensatori, di riequilibrare automaticamente le dif­ferenze di pressione tra la pompa e i diversi attuatori in modo tale che la por­tata di olio inviata a ciascuno di essi sia esat­tamente proporzionale all’apertura della relativa spola del distributore.

Un secondo importante vantaggio consiste nel fatto che i rapporti di velocità tra i singoli attuatori si mantengono costanti anche quando la somma delle singole portate richieste dall'operatore è superiore alla portata massi­ma erogata dalla pompa; in parole semplici, anche in caso di contemporaneo utilizzo di tutti gli azionamenti, almeno in teoria, la macchina non accusa rallentamenti.

Naturalmente nulla obbliga all’adozione di un’unica pompa idraulica sulla macchina; al contrario, spesso e volentieri, già a partire dalle macchine del segmento medio è prassi non sporadica l’utilizzo di una doppia pompa idraulica, naturalmente con la relativa maggiore complessità circuitale che questo comporta.

Proseguendo nell’analisi dell’impianto idraulico dell’escavatore, con particolare riguardo al gruppo distributori, va segnalato come negli azionamenti singoli nei distributori convenzionali il rad­doppio delle portate per i movimenti di sollevamento e di chiusura dell'a­vambraccio è una soluzione ormai largamente adottata, mentre nei sistemi load sensing la somma delle portate delle pompe è in funzione della portata massima che ogni singola spola è in grado di gestire, portata massima che in genere risulta inferio­re alla massima portata complessiva­mente erogata dalle pompe.

Per quanto riguarda la disposizione degli azionamenti, nel caso dei sistemi load sensing è pressoché sempre in parallelo, anche se questo non rappresenta una regola inviolabile; alcune disposizioni circuitali serie/paral­lelo, tipiche dei distributori convenzionali, gestiscono alla perfezione le contempora­neità di utilizzi che hanno un reale impatto sul comportamento e la produttività dell’escavatore, complice il fatto che la costante evoluzione e miglioramento dei sistemi di pilo­taggio delle spole consente di raggiungere un grado di sensibilità e precisione di controllo di livello davvero eccellente.

Naturalmente anche i sistemi load sensing sono in grado di garantire apprezzabili prestazioni in rapporto a tali due aspetti, ma per raggiungere questo obiettivo devono essere affiancati da ulteriori componenti; fra questi, in particolare, val­vole di unloading e regolatori di flusso compensati del comando load sensing per stabiliz­zare le eventuali oscillazioni delle pompe conseguenti al doppio impulso di pilotaggio load sensing/potenza costante.

Logica di Controllo

Per quanto riguarda la logica di controllo dell’impianto idraulico e il suo coordinamento funzionale complessivo, questo compito è oggi affidato al computer di bordo, normalmente alloggiato in cabina.

Sistemi di Pilotaggio

Quanto ai sistemi di pilotaggio, fatta salva la fondamentale e già ricordata importanza della sensibilità e precisione dei servocomandi, va innanzitutto osservato che il circuito idraulico dei servoco­mandi dispone in genere di una pompa dedicata, di un filtro in linea che garantisce una adeguata pulizia dell'olio in circolo, aspetto indispensabile per garan­tire la costanza della sensibilità di azionamento, e di un sistema ad accumulo di energia che consente la messa in sicurezza dell’escavatore anche a motore spento.

Pur se comune, l’adozione di una pompa dedicata al circuito dei servocomandi non rappresenta una soluzione vincolante; in alternativa possono infatti essere utilizzati sistemi di pilotaggio che prelevano l’olio idraulico direttamente dal circuito primario, conservando il sopra citato dispositivo ad accumulo di energia.

Tutte le architetture circuitali e i componenti citati concorrono a determinare il comportamento finale sul campo dell’escavatore. E per quanto questo, inutile nasconderlo, dipenda in misura non trascurabile anche dalla “mano” dell’operatore, esistono alcuni parametri di valutazione oggettivi.

Vantaggi dell'Oleodinamica

  • Elevata trasmissione di potenza
  • Ingombro relativamente ridotto
  • Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili
  • Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente
  • Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni)
  • L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema

Settori di Applicazione dell'Oleodinamica

  • Macchine agricole e da costruzione: accessori per escavatori, gru, trattori e benne ad alto ribaltamento
  • Officina meccanica: piattaforme di sollevamento, utensili, sollevatori idraulici
  • Ingegneria automobilistica: frizione, freni, servosterzo, telaio
  • Ingegneria logistica: carrelli elevatori, transpallet manuali
  • Impianti di sollevamento
  • Produzione: presse idrauliche, banchi prova, nastri trasportatori

Importanza della Centralina Oleodinamica

La centralina oleodinamica è fondamentale per il corretto funzionamento del sistema. Regola la pressione e il flusso del fluido idraulico, garantendo l’efficienza e la sicurezza dell’intero circuito.

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