Sviluppo di un sistema di prova avanzato per i motori idraulici a velocità variabile

Il banco prova è stato progettato per il cliente Hydro Leduc, per le prove di nuovi motori a regolazione idraulica e a cilindrata variabile destinati a essere utilizzati su grandi macchinari nei settori dell’agricoltura e dell’edilizia. Il banco prova è lungo 6 m, largo 3,1 m, alto 3,5 m, pesa 17 tonnellate ed è stato progettato per essere in funzione 24 ore su 24, 6 giorni su 7.

Ma le richieste del cliente non finiscono qui. Diversamente dai motori idraulici tradizionali a velocità costante, i motori a velocità variabile lavorano in presenza di importanti dinamiche di velocità e potenza. Questo implica che i motori devono essere sottoposti a prove in un numero maggiore di punti di funzionamento. Il nuovo banco prova deve quindi essere più potente rispetto al banco prova a velocità costante fornito da InTest a Hydro Leduc dieci anni fa.

Il banco prova deve misurare i cavalli vapore sviluppati dai motori e determinare la coppia e la velocità. Successivamente, è quindi possibile determinare la potenza moltiplicando la coppia per la velocità. Il banco prova InTest fornito a Hydro Leduc è flessibile e adattabile e per questo può essere utilizzato su tutti i motori prodotti dall’azienda.
La necessità di produrre queste nuove attrezzature ha fatto sì che InTest si rivolgesse nuovamente a HBM per le sue conoscenze nel campo e per i suoi torsiometri.

Per rispondere ai requisiti di rendimento metrologico e robustezza, InTest ha montato sul suo banco prova il torsiometro T40B di HBM, economico ed estremamente preciso. Il T40B offre una precisione dello 0,03% in termini di linearità, compresa l’isteresi, oltre a un’elevata stabilità alla temperatura.

In combinazione con il sistema di misura della velocità di rotazione magnetico integrato, consente di misurare la potenza nella trasmissione. Inoltre, la potenza in assenza di contatto e la trasmissione del segnale digitale assicurano un funzionamento a prova di guasti e senza necessità di manutenzione. Il trasduttore e l’elettronica di misura non entrano in contatto, rendendone molto più semplice l’implementazione. Le velocità misurate impostate da Hydro Leduc arrivavano fino a 2.000 rpm, ma il T40b è in grado di gestire velocità fino a 24.000 rpm e può quindi essere utilizzato anche per altre applicazioni pesanti.

Inoltre, i requisiti relativi alla misurazione della coppia di Hydro Leduc erano solamente di un massimo di 1.300 Nm, molto inferiori al rendimento del T40B, che consente misurazioni fino a 2.000 Nm e misurazioni dirette (ossia senza l’impiego di trasduttori o moltiplicatori che potrebbero avere effetti negativi sulla precisione).
Alexis Sanchis ha spiegato che la trasmissione della misurazione della forza all’elettronica di rilevamento tramite l’output di frequenza del trasduttore è stato uno degli aspetti più problematici del progetto:

"Abbiamo scelto l’output di frequenza e non l’output di tensione a causa delle interferenze elettromagnetiche dovute alla presenza di alcuni grandi motori elettrici posizionati nei pressi del trasduttore".

Il software InNova per l’elaborazione dei dati e il controllo del banco prova è stato scritto in linguaggio .NET (di Microsoft) ed è soggetto a continui interventi di miglioramento da parte di InTest. Si tratta di un software open source che può essere totalmente personalizzato dall’utente per sviluppare il banco prova a seconda delle sue esigenze specifiche.
A titolo di esempio, il banco prova di Hydro Leduc, progettato originariamente per le prove su motori a spostamento variabile, attualmente può essere utilizzato su tutti i motori Hydro Leduc (oltre 350 modelli diversi). Hydro Leduc può raccogliere dati per effettuare valutazioni statistiche e identificare tendenze di produzione divergenti in tempo utile e garantire la piena tracciabilità del prodotto.

Grazie alla flessibilità, affidabilità e precisione dimostrata sul nuovo banco prova, il torsiometro T40B è stato in seguito adottato su tutti i banchi prova di Hydro Leduc. Oltre ad avere aumentato la produttività, questa scelta ha anche consentito al reparto manutenzione di Hydro Leduc di limitare il numero di prodotti a magazzino e di semplificare così la gestione dei pezzi di ricambio. I vantaggi del torsiometro T40B possono essere ricapitolati come segue:

• Alta precisione: 1024 impulsi/giro
• Precisione angolare fino a 212 passi
• Sensore integrato ottimizzato per i campi magnetici
• Alta qualità del segnale e rapporto segnale-rumore
• Non è necessario eseguire alcuna regolazione aggiuntiva tra la ruota a impulsi e il sensore
• Intercapedine di aria fino a 2,5 mm tra ruota a impulsi e sensore
• Protezione dalle intemperie