Giunti Idrodinamici
Il giunto idrodinamico è un organo di trasmissione di primaria importanza ed ha un vasto campo di applicazione.
Esso è, contemporaneamente, un avviatore graduale ed un limitatore di sforzo ed è in grado di creare, in ogni momento ed automaticamente, un equilibrio tra il regime del motore ed il regime della macchina operatrice; pertanto, elimina ogni dannoso ed improvviso sovraccarico e protegge sia il motore che gli organi di trasmissione.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Il giunto idrodinamico Turbostart è costituito da due giranti con alettature simmetriche, una primaria ed una secondaria (pompa-turbina).
La girante primaria, azionata da un motore, manda un flusso continuo di olio contro la girante secondaria,trasmettendo quindi la potenza all’albero della macchina operatrice.
Poiché le due giranti sono contrapposte ed hanno alettature simmetriche, ne risulta che il giunto idrodinamico ha un funzionamento perfettamente reversibile; inoltre può lavorare con asse orizzontale,verticale o inclinato. La velocità in uscita del giunto idrodinamico del tipo standard è sempre inferiore alla velocità in entrata; la differenza tra le due velocità viene comunemente denominata «scorrimento» e si misura in percentuale (%).
A coppia resistente costante, il valore dello scorrimento si mantiene costante, ma se la coppia resistente aumenta, l’elemento condotto (turbina) diminuisce la sua velocità. Ne scaturisce all’interno del giunto un aumento di velocità del circuito del liquido e, come conseguenza,un aumento di energia cinetica. Questo aumento di energia, agendo sull’elemento turbina, vince l’aumentata coppia resistente.
Se questa nuova coppia si mantiene costante ed il motore è in grado di fornire la coppia equivalente,si stabilisce un nuovo regime di equilibrio, caratterizzato da un più ampio scorrimento costante. AI contrario, ad una richiesta di coppia inferiore, quanto sopra descritto si inverte e lo scorrimento diminuisce.
In base allo scorrimento si determina il rendimento del giunto e si ha il valore di potenza motrice che si trasforma in calore.
Un’esatta selezione, effettuata tenendo conto della potenza effettivamente assorbita a regime dalla macchina operatrice, determina la scelta di un giunto idrodinamico in grado di smaltire, per ventilazione propria, il calore sviluppato.
Un giunto idrodinamico con tenute normali può sopportare una temperatura massima di circa 100°C e,con tenute speciali, di circa 200°C.
VANTAGGI
Il giunto idrodinamico, inserito in una trasmissione per l’avviamento di una macchina a forte inerzia comandata da un motore elettrico asincrono con avviamento diretto, conferisce i seguenti vantaggi:
• Elimina la rigidità della trasmissione meccanica e garantisce la flessibilità di una trasmissione idraulica che evita tutti gli urti, le vibrazioni torsionali e i sovraccarichi improvvisi e protegge il motore e la macchina operatrice.
• Riduce l’assorbimento di corrente durante gli avviamenti. Il motore elettrico raggiunge rapidamente la velocità di regime, con basso assorbimento di corrente.
• Consente il dimensionamento del motore in base alla potenza richiesta a regime dalla macchina operatrice.
• Permette di effettuare avviamenti molto frequenti anche sotto carico, inversioni di marcia improvvise e frenature in contro corrente.
• Distribuisce il carico negli impianti dove sono installati due o più motori. Il giunto idrodinamico permette ad ogni motore di assumere la propria velocità di funzionamento, bilanciando automaticamente le richieste di carico.
ESAME DEL COMPORTAMENTODEL MOTORE ELETTRICOE DEL GIUNTO IDRODINAMICO
IN FASE DI AVVIAMENTO
Se si vogliono ottenere, con l’inserimento di un giunto idrodinamico in una trasmissione, i vantaggi sopra accennati, è necessario procedere ad una giusta selezione.
Di seguito ed in breve esaminiamo il comportamento del motore e del giunto idrodinamico, quando i due elementi sono accoppiati, dal
momento della partenza ad avviamento completato.
Esaminando il diagramma della Fig. 1, C (coppie) v (velocità) sul quale sono tracciate:
M – curva di coppia di un motore elettrico asincrono ad avviamento diretto:
I – curva dell’assorbimento di corrente in funzione della velocità v,
rileviamo, seguendo la curva M all’avviamento (cioè alla velocità v = O), che la coppia disponibile Ca è circa 1,5 volte la coppia nominale Cn in avviamento diretto, e circa 0,6 volte Cn in avviamento stella triangolo (Cst).
Il motore lavora normalmente alla velocità n1, dove la coppia Cn è uguale alla coppia resistente.
Da notare che il motore eroga la coppia massima CM di 2,5 volte la coppia nominale Cn alla velocità nM (90% della velocità di regime).
Seguendo ora la curva I notiamo che, sempre all’avviamento, l’assorbimento di corrente la è 5-6 volte l’assorbimento nominale di corrente.
In questa fase la temperatura del motore è notevolmente alta.
Alla velocità nM l’assorbimento di corrente IM è di
circa 3 volte l’assorbimento nominale IN e la temperatura del motore si riduce notevolmente; inoltre la
velocità già elevata del motore favorisce il suo raffreddamento.
Pertanto il motore, in fase di avviamento, deve raggiungere il più rapidamente possibile la velocità nM,
per evitare un surriscaldamento, nonché per disporre della sua coppia massima per lanciare la macchina operatrice.
Disponendo di una coppia eccedente Cn relativamente bassa, senza giunto idrodinamico, il ciclo risulterebbe molto rallentato e, se non si ricorresse ad un sovradimensionamento del motore, non si eviterebbero i danni sopra accennati.