Il calcolo della portata di una pompa idraulica è fondamentale per ottimizzare le prestazioni di un trattore e delle sue attrezzature. Diversi componenti entrano in gioco, tra cui il moltiplicatore, la pompa oleodinamica, il distributore oleodinamico e il cilindro oleodinamico.
Considerazioni Preliminari
Molti si chiedono se esiste un modo pratico per capire se una pompa è migliore di un'altra, evitando di coinvolgere un idraulico. Tuttavia, solo un esperto può valutare la validità di un'elettropompa e consigliare il prodotto più adatto al tuo impianto idraulico.
Unità di Misura e Standard
Il pollice (inch), pur non facendo parte del sistema SI, è ampiamente utilizzato nei paesi anglosassoni e in molti settori tecnologici. Un pollice corrisponde a 2,54 cm, ma questa proporzione non vale nell'idraulica, dove si parla di misure nominali di tipo GAS.
In origine, tutti i tubi seguivano la filettatura Withworth (pollici meccanici). In seguito, la tecnologia ha permesso di produrre tubi con pari resistenza alla pressione ma di spessore, peso e costo minore. Si decise di non modificare il diametro esterno, ma di diminuire solo lo spessore del tubo, aumentando il diametro interno.
Calcolo del Numero di Pompate
Consideriamo un cilindro con corsa H=50 mm azionato con una pompa a mano e una corsa a vuoto L = 30 mm. Per calcolare il numero di pompate necessarie per l’estensione completa del cilindro, utilizziamo le seguenti formule:
Area del pistone: A = 132,7 cm²
Corsa a vuoto:
S BP (mm) =[V BP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa - V BP = 32cm³
S BP = (32.10) : 132,7 mm = 2,4 mm
Numero pompate per la corsa a vuoto: si divide la corsa a vuoto per la corsa ad ogni pompata:
PB BP = L (mm) : S BP (mm) = 30 : 2,4 = 13 pompate
Corsa sotto carico:
S AP (mm) =é V AP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa - V AP = 3 cm³
S AP =(3.10) : 132,7 mm = 0,23 mm
Numero delle pompate per la corsa sotto carico: si divide la corsa residua per la corsa compiuta ad ogni pompata:
PB A = [H(mm) - L(mm)] : S AP(mm)= [50-30] : 0,2 =87 pompate
In totale = PB BP + PB AP = 13 + 87 = 100 pompate.
Calcolo della Velocità di Estensione
La velocità d’estensione di un cilindro idraulico azionato con una pompa elettrica dipende dall’area del pistone nel cilindro e dalla portata dell’elettropompa. Per le pompe bistadio si deve porre per il movimento del cilindro senza carico la porta-ta a bassa pressione Q BP e per gli spostamenti sotto carico invece la portata ad alta pressione Q AP .
Formula:
v(mm/s) = [Q(l / min).166,67] : A (cm²)
Dove:
- v= velocità del cilindro in mm / s
- Q= portata della pompa in l / min
- A= area del pistone nel cilindro in cm²
Esempio Pratico
Un cilindro viene azionato con una pompa elettrica.
Componenti del Sistema Idraulico
- Moltiplicatore
- Pompa oleodinamica
- Distributore oleodinamico
- Cilindro oleodinamico
Caratteristiche delle Pompe Volumetriche
Una pompa volumetrica eroga una portata che può essere considerata circa costante, mentre la pressione alla mandata dipende dal circuito a valle. Tutte le pompe presentate sono volumetriche.
Cilindrata
La cilindrata di una pompa indica il volume teorico di liquido spostato in una rotazione completa dell’albero motore. Nel ciclo reale si verificano perdite che incrementano l’area del ciclo e la potenza interna richiesta. Inoltre, le perdite meccaniche aumentano la potenza assorbita dalla pompa.
Il rendimento globale della pompa ηP è il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido e la potenza meccanica assorbita.
All’avviamento, la pompa trasporta solo l’aria presente nelle tubazioni. È essenziale che i vani siano a tenuta per garantire un trasporto del fluido senza perdite rilevanti.
Pompe ad Ingranaggi Esterni
Le pompe ad ingranaggi esterni hanno cilindrate comprese tra 0.2 e 200 cm3, con una pressione massima di esercizio di circa 300 bar e una velocità di rotazione compresa fra i 500 e i 6000 RPM.
Pompe ad Ingranaggi Interni
La caratteristica più rilevante delle pompe ad ingranaggi interni è la bassa rumorosità. Mettendo in rotazione il rotore dentato accoppiato al motore di azionamento il volume fra i fianchi dei denti aumenta e la pompa aspira. L'aumento di volume interessa un angolo di rotazione di circa 120°, per cui il vano si riempie in un tempo relativamente lungo. Nella zona delimitata dall'elemento di riempimento a forma di falce il fluido viene trasportato senza variazione di volume.
Pompe a Viti
Le pompe a viti, così come le pompe ad ingranaggi interni, presentano una notevole silenziosità di funzionamento. L’albero ad elica destra, viene accoppiato al motore dal quale riceve la coppia e trasmette il movimento rotatorio all’altro albero, munito di elica sinistra. Dal punto a minor distanza tra le due circonferenze, procedendo in senso orario si ha dapprima un progressivo aumento del volume delle camere, per poi subire una diminuzione progressiva.
Pompe a Pistoni Radiali
Nelle pompe a pistoni radiali con albero eccentrico, l’albero rotante eccentrico genera movimenti radiali dei pistoni inseriti nel corpo esterno fisso. Le pompe a pistoni radiali vengono generalmente progettate con un numero di pompanti dispari, poiché un numero di pompanti pari - anche se maggiore - presenta una pulsazione di portata superiore. In questo tipo di macchina il movimento rotatorio dell’albero si trasforma in un moto oscillatorio dei pistoncini (pompanti) nella direzione parallela a quella dell’asse di rotazione. Mettendo in rotazione l’albero il blocco cilindri viene trascinato dall’accoppiamento scanalato.
Pompe a Pistoni Assiali
L' unità a pistoni assiali a blocco cilindri inclinato (detta anche ad asse inclinato) è una macchina volumetrica i cui pistoni, insieme al blocco cilindri in cui scorrono, sono montati in posizione inclinata rispetto all'asse dell’albero. Ad ogni giro completo dell'albero i pistoni compiono nei rispettivi alloggiamenti ricavati nel blocco una corsa di andata e ritorno, la cui entità è proporzionale all'angolo d'inclinazione.
Divisori di Flusso
I divisori di flusso, per esempio, sono disponibili in diversi gruppi dimensionali e sono modulari.
Come Calcolare la Cilindrata dei Divisori di Flusso
Per aiutarti a capire come scegliere la cilindrata più adatta, facciamo un semplice esempio. In generale, è consigliabile scegliere la cilindrata superiore perché così il divisore girerà un po’ più lentamente. Anche una cilindrata pari a 2,2 cc andrebbe bene. Sono tutte scelte valide all’interno del range indicato, però se cala il numero dei giri, calano la precisione, la rumorosità e l’assorbimento. Con 5 cc consideriamo di verificare nella tabella del gr. In questo caso il prodotto è al limite nel gr. 1 e più centrale nel gr. In questo caso quindi è più efficace utilizzare la 11 cc gr.