Riassunto analitico
Da anni ormai l’oleodinamica offre soluzioni per le più svariate applicazioni, a partire dalle macchine agricole fino alle macchine movimento terra e ai mezzi di sollevamento quali ascensori, montacarichi e gru.
È chiaro che sia necessario garantire una soluzione non solo efficace ma anche affidabile nel tempo al fine di ridurre al minimo il rischio di rotture o malfunzionamenti inaspettati.
In sostanza per ciascun componente oleodinamico è necessario verificare non solo che svolga correttamente la sua funzione ma anche che sia in grado di farlo per un certo numero di volte.
Quest’ultimo aspetto viene verificato con prove di endurance, o prove cicliche, concettualmente simili alle tradizionali prove a fatica dell’ingegneria ma che presentano una sostanziale differenza: lo sforzo non è direttamente applicato al componente in prova, bensì è trasmesso attraverso l’olio che viene pressurizzato e depressurizzato ciclicamente.
Di fatto è l’olio a subire un ciclo a fatica di pressurizzazione e depressurizzazione, lo stress tensionale che il componente subisce ne è una conseguenza.
Queste prove implicano per loro natura un grande investimento in termini di tempo e di denaro, dal momento che la loro esecuzione richiede l’utilizzo di strumentazioni dedicate e in linea generale ciascuna prova può durare diverse centinaia di migliaia di cicli.
I banchi per le prove cicliche possono raggiungere una frequenza di prova massima di 1 Hz.
Ipotizzando una prova di un milione di cicli, che generalmente è il numero di cicli che un componente deve sopportare senza danneggiarsi al fine di essere validato,
sono richieste circa 300 ore di funzionamento per completare la prova.
Al fine di ridurre queste tempistiche, l’azienda Bosch Rexroth Oil Control S.p.A. ha provveduto all’acquisto di uno strumento che, implementato su un tradizionale banco per prove cicliche, consente di raggiungere frequenze di esecuzione del test fino a 100 Hz.
Ciò comporterebbe chiaramente un grande beneficio sia in termini economici sia in termini di tempo.
Tuttavia sorge spontanea la seguente domanda: un aumento di frequenza può influenzare i risultati della prova?
In altre parole, i risultati che si ottengono a frequenze più elevate sono in linea con quelli che si otterrebbero alle tradizionali frequenze di 0,5 ÷ 1 Hz?
Scopo di questa tesi sarà quello di rispondere il più accuratamente possibile a queste domande.
Ad una prima sezione in cui verranno presentati i concetti base del fenomeno della fatica e una analisi teorica più specifica del caso in esame, seguirà la parte sperimentale, nella quale saranno riportati e discussi i risultati ottenuti.
Sarà dunque possibile analizzare eventuali correlazioni tra i risultati sperimentali e quanto era stato inizialmente ipotizzato alla luce della sola analisi teorica.
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Abstract
For years now, hydraulics has offered solutions for the most varied applications, starting from agricultural machinery up to earth-moving machinery and lifting equipment such as lifts, hoists and cranes.
It is clear that it is necessary to guarantee a solution that is not only effective but also reliable over time in order to minimize the risk of unexpected breakdowns or malfunctions.
Basically, for each hydraulic component it is necessary to check not only that it works correctly but also that it is able to do so for a certain number of times.
This last aspect is verified with resistance tests, or cyclic tests, conceptually similar to the traditional engineering fatigue tests but which present a substantial difference: the stress is not directly applied to the component under test, but is transmitted through the oil, which is cyclically pressurized and depressurized.
In fact it is the oil that undergoes a fatigue cycle of pressurization and depressurization, the tension stress to the component is a consequence.
Performing these tests demands a great investment in terms of time and money, since their execution requires dedicated equipment and in general each test can last several hundreds of thousands of cycles.
The cyclic test benches can reach a maximum test frequency of 1 Hz.
Assuming a test of one million cycles, which is generally the number of cycles that a component must endure without being damaged in order to be validated, approximately 300 hours are required to complete the test.
In order to reduce these times, the company Bosch Rexroth Oil Control S.p.A. has purchased an instrument which, implemented on a traditional cyclic test bench, allows to reach test frequencies up to 100 Hz. This would clearly entail a great benefit both in economic and in time terms.
Nevertheless, the following question arises: does an increase in frequency influence the test results?
In other words, are the results obtained at a higher frequency in line with those obtained at traditional frequencies of 0.5 ÷ 1 Hz?
The purpose of this thesis will be to answer at least partially these questions.
In the first section will be presented the basic knowledge of the phenomenon of fatigue and a more specific theoretical analysis of the case in exam, then the experimental part will follow, in which the results obtained will be reported and discussed.
At the end, it will be possible to analyze any correlations between the experimental results and what was initially hypothesized in light of the theoretical analysis.
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