Un distributore load sensing “ibrido” visto da vicino (parte 1)

Riproponiamo qui la prima parte di un articolo del Prof. Nervegna, recentemente scomparso, riguardante i circuiti idraulici load sensing.

In molte macchine movimento terra compatte sono installati circuiti idraulici load sensing
(LS) perché la frequente richiesta di più funzioni simultanee impone agli attuatori velocità indipendenti. Questo significa controllare le portate delle valvole direzionali proporzionali, espresse dalla ben nota Eq.(1). Affinché ogni portata dipenda solo dal comando dell’operatore (lo spostamento x del cassetto) è necessario mantenere costante il Δp attraverso l’area di metering. A questo servono i componenti aggiuntivi detti compensatori locali di pressione (LC), che hanno due configurazioni (normalmente aperto o normalmente chiuso) e possono essere inseriti nel circuito in diversi modi; grazie a loro, le interazioni fra i carichi durante i movimenti simultanei degli attuatori sono in generale evitate, ma lo stesso comportamento non è garantito in presenza di saturazione di portata. Le soluzioni pre-compensate [1,2,3] (LC a monte del cassetto principale e normalmente aperti) non possono funzionare correttamente quando c’è saturazione di portata – a meno che non siano gestite da un controllo elettronico [4] – perché la pressione di mandata della pompa diminuisce e il Δp attraverso l’area di metering del carico maggiore non mantiene il valore di riferimento. Al contrario, le soluzioni post-compensate, conosciute anche come “flow sharing” [5,6,7] (LC a valle del cassetto principale e normalmente chiusi) lavorano con lo stesso Δp – ridotto finché serve – attraverso tutte le aree di metering anche durante la saturazione e le portate restano mutuamente le stesse. Esistono comunque altri modi di ottenere la compensazione di pressione nei circuiti LS. In particolare, da indagini svolte su un escavatore idraulico con massa operativa di 7500 Kg e potenza netta di 51 kW sono emersi alcuni aspetti distintivi del distributore che dà il titolo a questo articolo e al quale si presta l’aggettivo “ibrido” perché ha qualcosa in comune con entrambe le categorie precedenti: LC a monte del cassetto principale ma normalmente chiusi.

L’escavatore compatto

Nove attuatori o utenze, divisi in due circuiti indipendenti, sono azionati dal pacco di distributori proporzionali della Figura 1. Il circuito LS, alimentato da una pompa a cilindrata variabile (diversa dall’unità originale), movimenta il braccio, il secondo braccio (secondario), la benna, il cingolo destro e quello sinistro, l’ausiliario e la rotazione del braccio (brandeggio), mentre la lama e la rotazione della torretta sono parte del secondo circuito alimentato da una pompa a cilindrata fissa. I controlli della cilindrata che interessano nel contesto attuale sono il DPL che mantiene la pressione di mandata pP espressa dall’Eq. (2) e il limitatore di coppia TL. Quanto segue si concentra su alcuni componenti del pacco che interessano per la compensazione della pressione e la selezione del segnale LS [8]. Ogni modulo o sezione è basato sullo stesso principio di compensazione della pressione ma differenti sono le modalità di generazione del segnale LS; mentre le due sezioni dei cingoli trasferiscono la pressione del carico alla linea LS, le altre sezioni generano il segnale LS strozzando una piccola portata prelevata dalla mandata della pompa.

 

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