Generazione e distribuzione dell’aria compressa. Unità trattamento aria. Attuatori pneumatici lineari e rotativi. Valvole direzionali, di regolazione e di sicurezza.
Pompe e motori oleodinamici. Cilindri. Valvole. Oleoidraulica proporzionale. Controllo di pressione e portata. Serbatoi, tubazioni, guarnizioni. Progetto di sistemi oleoidraulici.
Gli azionamenti elettrici. Accoppiamento motore-carico. Leggi di moto. Problema termico. Attuatori elettrici. Convertitori elettronici. Trasduttori.
FESTO - Principi di Pneumatica
ASSOFLUID - Oleodinamica
Legnani-Tiboni - Meccanica degli Azionamenti (vol. 1 Azionamenti Elettrici)
Obiettivi Formativi
cc2: La conoscenza delle leggi della fisica (meccanica, elettromagnetismo, termodinamica) e della chimica rilevanti nel campo dell’ingegneria industriale e la comprensione del ruolo di tali leggi nella formulazione di modelli rappresentativi della realtà tangibile., cc3: La conoscenza sistematica degli aspetti chiave della progettazione meccanica dell’ingegneria industriale ed i relativi metodi; per questi ultimi, la comprensione di quali siano i più idonei al fine di definire un prodotto e le sue caratteristiche. La tecnologia dei materiali impiegabili, lo studio meccanico di parti e assiemi, il loro dimensionamento, lo studio del loro comportamento statico e dinamico e delle interazioni tra componenti, le tecnologie per la loro produzione, la loro rappresentazione grafica sono le aree di conoscenza e comprensione., cc5: La conoscenza dei principi dell’elettrotecnica industriale, delle macchine elettriche, della robotica industriale e dei controlli impiegati negli impianti industriali., cc6: La conoscenza degli impianti produttivi e dei processi. La comprensione dei vantaggi e dei limiti delle scelte di processo e impiantistiche nei diversi contesti di applicazione., cc9: La conoscenza delle tecnologie informatiche, del ruolo che svolgono a supporto della progettazione. La comprensione dell’organizzazione dell’informazione in basi di dati e della progettazione informatica a supporto dei processi., cc10: La comprensione delle tecniche e dei metodi applicabili e dei loro limiti inclusa la consapevolezza delle implicazioni non tecniche della pratica ingegneristica., cc12: La conoscenza del processo produttivo più idoneo per la realizzazione di componenti meccanici, e della definizione dei parametri di processo in grado di soddisfare i requisiti di fattibilità del prodotto.
ca6: La capacità di applicare la propria conoscenza per identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria industriale e specificamente meccanica, definendo le specifiche, i vincoli tecnici, ma anche sociali, sanitari e di sicurezza, ambientali e commerciali, e di risolverli usando metodi consolidati andando pertanto a realizzare progetti ingegneristici, adeguati al livello di conoscenza e di comprensione sviluppato. I progetti possono riguardare prodotti, dispositivi, macchine, sistemi energetici, sistemi automatici., ca10: La capacità di scegliere il processo produttivo più idoneo per la realizzazione di componenti meccanici, e di definire i parametri di processo in grado di soddisfare i requisiti di fattibilità del prodotto.
Il corso si propone di fornire la conoscenza di base degli elementi di potenza elettrica e fluidica e del loro utilizzo nei settori della Progettazione e dell’Automazione dell’Ingegneria Meccanica.
Prerequisiti
Basi di fisica, di meccanica e di elettrotecnica
Metodi Didattici
Lezione frontale
Modalità di verifica apprendimento
Una prova orale
Il programma del corso
Competenze e capacità per potersi inserire nel mondo produttivo
Programma del corso
Introduzione alla pneumatica. Caratteristiche della pneumatica.
Classificazione dei dispositivi pneumatici. Simboli ISO
Fisica dell’aria. Grandezze fondamentali dei gas.
Leggi dei gas. Problemi ed esempi. Efflusso dei gas. Problemi ed esempi
L'aria compressa. Proprietà tecniche dell’aria compressa. Compressione.
Compressione dell'aria e trattamento dell’aria compressa.
Lubrificazione dell'aria compressa. Gruppo FRL.
Dimensionamento dei serbatoi
Distribuzione dell'aria compressa: reti e collegamenti flessibili. Esempi.
Attuatori pneumatici. classificazione. Cilindri pneumatici: descrizione,
dimensionamento statico e dinamico.
Carico laterale. Carico di punta. Consumo d'aria.
Attuatori lineari. Attuatori rotativi. Attuatori speciali.
Unità aria-olio. Motori pneumatici
Valvole pneumatiche. Valvole di controllo della direzione: tipologie.
Valvole pneumatiche. Valvole di controllo della direzione: denominazione,
azionamento, collegamento
Dimensionamento delle valvole pneumatiche. Valvole di regolazione della
portata. Valvole riduttrici di pressione.
Valvole ad autocommutazione. Valvole particolari. Tecnica proporzionale
Tecnica del vuoto. Generazione del vuota. Ventose.
Sensori e trasduttori
Introduzione all'oleodinamica, torchio idraulico, esempio di semplice
circuito
Fluidi operanti, caratteristiche generali, viscosità dipendenza dalla
temperatura e dalla pressione, viscosimetri, modulo di comprimibilità,
caratteristiche anti fiamma Tipologie di pompe: dinamiche volumetriche
Generazione della potenza idraulica: pompe tipologie costruttive
Pompe: equazioni fondamentali. Attuatori lineari: principali tipologie ed
equazioni fondamentali per il dimensionamento
Esempio di dimensionamento di massima circuito pompa-cilindro
Motori idraulici, tipologie costruttive, accorgimenti per il corretto
funzionamento dei pistoni nei motori a pistoni radiali fissi e nei motori a
pistoni assiali (differenze tra corpo e piastra inclinati).
Motori idraulici, equazioni fondamentali, esempi di calcolo su circuiti
idraulici
Valvole direzionali, distributori a sede, rotativi ed a cassetto.
Ricoprimento statico e transitorio nei distributori a cassetto. Valvole per il
controllo della pressione.
Campo di funzionamento dei distributori a cassetto, tipi di attuazione dei
distributori,valvole per il controllo della pressione e della portata, valvole
di non ritorno.
Esempi di circuiti oleodinamici per l'azionamento di cilindri e motori
Accessori, serbatoio, scambiatore di calore, filtri
Accumulatori per circuiti idraulici, dimensionamento di massima
Introduzione agli azionamenti elettrici
Struttura di un azionamento elettrico: convertitore, motore, controllore, trasduttori, trasmissione, carico.
Definizioni. Norme CEI corrispondenti.
Azionamenti elettrici, CNC e PLC. CN multiasse.
Esigenze di controllo del moto: variazione, regolazione, inseguimento.
Specifica delle esigenze in un problema di controllo.
Esempi: macchina utensile, robot SCARA.
Tecniche di controllo del moto: velocità, posizione, coppia.
Schemi di controllo in anello aperto e chiuso.
Controlli di velocità.
Controlli di posizione. Inseguimento di posizione.
Controlli di coppia.
Caratteristiche delle principali tipologie di azionamento elettrico.
Accoppiamento motore-carico
Introduzione. Accoppiamento diretto o tramite riduttore. Moto diretto e
retrogrado.
Curva caratteristica del motore. Generatore di velocità. Generatore di
coppia. Generatore di potenza.
Funzionamento da motore, da freno o da generatore. Esempio
(ascensore). Flussi di potenza associati.
Campi operativi di un motore.
Curva caratteristica del carico.
Luogo dei carichi: definizione. Luogo dei carichi statici. Luogo dei carichi
dinamici. Valori efficaci di coppia e velocità angolare.
Accoppiamento diretto motore-carico, condizione di regime, transitorio.
Stabilità del funzionamento a regime.
Transitorio e tempo di avviamento.
Effetto del rapporto di trasmissione. Introduzione.
Perdite di potenza, flusso di potenza diretto e retrogrado. Riduzione di
coppie ed inerzie. Regime. Transitorio. Il volano.
Carichi statici e dinamici: classificazione.
Criteri di verifica e di scelta della taglia dei motori. Verifica dei motori.
Scelta del motore e del riduttore.
Scelta del motore e del rapporto di trasmissione per carichi statici a velocità fissa. Esempio.
Scelta del motore e del rapporto di trasmissione per carichi statici a velocità regolabile. Adattamento dei campi operativi. Cambi di velocità.
Esempio di scelta del motore.
Scelta del motore e del rapporto di trasmissione per carichi di durata limitata.
Scelta del motore e del rapporto di trasmissione per carichi dinamici.
Accoppiamento motore-convertitore. Macchina a regime periodico.
Carichi con movimento lineare.
Elasticità nelle trasmissioni.
Semplici leggi di moto per movimentazioni cicliche.
Parametri di giudizio. Leggi di moto cicloidale e ad accelerazione costante. Confronto.
Legge polinomiale di 5° grado.
Tempo minimo di azionamento.
Leggi di moto perfezionate. Legge di moto a sette tratti con accelerazione lineare.
Tempo minimo di azionamento (analisi approfondita).
Problema termico per gli attuatori elettrici
Introduzione.
Bilancio termico in un motore elettrico.
Comportamento termico a regime, coppia e potenza nominali.
Comportamento termico in transitorio per carico costante.
Comportamento termico: servizi generici e standard.
Classi d’isolamento, grado di protezione, declassamenti.
Sovraccarico di motore, convertitori e protezioni.