Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2015/16
01NHZLO
Automotive fluid power systems
Corso di Laurea Magistrale in Automotive Engineering (Ingegneria Dell'Autoveicolo) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Rundo Massimo ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-IND/08 40 10 10 0 11
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Presentazione
Il modulo presenta e analizza la componentistica oleodinamica applicata ai veicoli e di sistemi in termini di simboli grafici, il layout, caratteristiche specifiche, costruzione e funzionamento. Gli studenti imparano come identificare ed interpretare i circuiti di potenza fluida, comprendere e spiegare il loro utilizzo in relazione alle loro componenti costitutive. Scopo del corso è quello di familiarizzare gli studenti con metodi per l'analisi e la valutazione critica della componentistica oleodinamica e sistemi specifici per applicazioni automotive.
Risultati di apprendimento attesi
Al termine di questo modulo gli studenti dovrebbero essere in grado di identificare i principali componenti oleodinamici, la loro funzione specifica e di funzionamento, per interpretare correttamente il loro utilizzo all'interno di un sistema di potenza a fluido e per determinare e confrontare dal punto di vista tecnico, l'uso di un componente o di un sistema in relazione al suo uso finale.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
La conoscenza dei concetti trattati nei moduli di Fisica, Meccanica dei Fluidi, Modellazione 3D.
Programma
Il programma affronta l’analisi di gruppi di alimentazione, di controllo della potenza e di alcuni sistemi automobilistici.
• Il linguaggio grafico dell’oleodinamica (normativa ISO 1219).
• Fluido di lavoro: classificazione ISO; proprietà fisiche (densità, viscosità dinamica e cinematica), modulo di comprimibilità; contaminazione e filtrazione; aerazione.
• Pompe e motori volumetrici: caratteristiche ideali e reali, portata e coppia istantanea, rendimenti volumetrico e meccanico-idraulico, modelli di perdite di portata e di coppia. Controlli per la variazione della cilindrata.
• Valvole oleodinamiche: valvole di controllo della direzione on-off; valvole di controllo della portata e della pressione, a singolo e doppio stadio; caratteristiche di prestazione ideali e reali.
• Accumulatori: tipologie e loro criteri di dimensionamento.
• Gruppi di alimentazione: a portata fissa e variabile, per circuiti aperti e chiusi; a pressione fissa; caratteristiche di funzionamento ideali e reali.
• Sistemi di sterzatura idrostatica per autovetture (servosterzo): principio di funzionamento, retroazione meccanica di posizione, analisi delle sezioni dei distributori rotanti, pompe a cilindrata fissa e variabile.
• Sistemi di frenatura elettro-idraulici: servofreno, depressore, pompa doppia, moduli ABS (dal 2S all’8). L’integrazione dell’ESP per la stabilità laterale.
• Sistema di lubrificazione per MCI: scopi, soluzione a carter umido e secco, percorso dell’olio e distribuzione di pressione nell’albero a gomiti, cuscinetti: capacità di carico e portata; ugelli di refrigerazione; punterie idrauliche; pompe di lubrificazione a cilindrata fissa e variabile.
Programma (Prof. M. Rundo)
• Fundamentals of Fluid Power (8 hours).
• Positive displacement pumps and motors (8 hours): different designs, real steady-state characteristics flow-pressure and flow-speed, instantaneous flow rate and torque, volumetric and mechanical-hydraulic efficiencies, flow and torque losses models, evaluation of the displacement. Controls for displacement variation.
• Fluid Power valves (6 hours): on-off directional control valves; flow and pressure control valves (pressure relief, pressure reducing, two-port and three-port flow control), single and double stage; ideal and real performance characteristics; analysis of real components.
• Accumulators (1 hour): types and their dimensioning criteria.
• Flow generating units (7 hours): constant and variable flow rate, for open and closed circuits; constant pressure; ideal and real performance characteristics.
• Hydrostatic transmissions (4 hours): transmission ratio and torque ratio, characteristics of primary variable-secondary fixed, primary fixed-secondary variable, primary variable-secondary variable versions, total efficiency, corner power and torque conversion range.
• Hydrostatic steering systems for passenger cars and off-road vehicles (8 hours): working principles, mechanical position feedback, analysis of sections of the rotating directional control valves, fixed and variable displacement pumps.
• Hydrostatic braking systems (7 hours): brake booster, vacuum pump, tandem master cylinder, ABS modules (from 2S to 8). The ESP integration for lateral stability.
• Hydraulic valve train (1 hour): hydraulic lash adjusters, variable valve actuation.
• ICE lubrication systems (10 hours): layout (wet and dry sump solutions), oil path and pressure distribution inside the crankshaft; journal bearings: pressure distribution (Sommerfeld and Ockvirk bearings), load capacity, through flow; cooling jets; fluid conditioning group; lubricating pumps, fixed and variable displacement, with discrete pressure controls; evaluation of the pressure and flow rate through the circuit as function of oil temperature and engine speed. Basic properties of the lubricants.


Organizzazione dell'insegnamento
Vengono condotte sei esperienze di laboratorio (obbligatorie) in gruppi di circa 15 studenti:
• Pompe, motori e attuatori lineari: diverse pompe volumetriche (ingranaggi esterni ed interni, pistoni e a palette) e motori di differenti costruttori vengono smontati, analizzati e confrontati per comprendere e valutare le loro peculiarità e il modo di operare.
• Sistemi di sterzatura e frenatura elettroidraulici: vengono smontati e analizzati i principali componenti.
• Simulazione (quattro sessioni): viene esposta la breve introduzione ad un ambiente di simulazione (AMESim), sono presentati problemi di modellazione e simulazione di semplici componenti e sistemi . Gli studenti hanno la possibilità di eseguire simulazioni e di acquisire un'esperienza diretta dell’approccio e una sensibilità sulle potenzialità.
Al momento della verifica finale deve essere presentata una relazione scritta su uno dei temi di laboratorio.
Organizzazione dell'insegnamento (Prof. M. Rundo)
During the semester, five numerical exercises will be progressively proposed on the Didactic Web Portal of the Politecnico. This homework must be downloaded and solved individually, according to explicit rules, by all students. The purpose of the homework is twofold: a self-assessment of acquired knowledge and competence; a training route toward the final written test. When successfully registering the exam, students must hand in the complete set of their own homework.

Two sessions of mandatory laboratory work (1.5 hours each) are carried out at the Fluid Power Research Laboratory (Main Campus):
• Pumps, motors and linear actuators: various positive displacement pumps and motors (external and internal gear, axial and radial piston and vane machines) of different manufacturers are disassembled, analysed and contrasted to understand and appraise their peculiarities and mode of operation.
• Steering servo systems and electro-hydraulic braking systems: the main components are disassembled and analysed.

Four sessions of mandatory simulation work (1.5 hours each) are carried out. Briefly introducing simulation environments, problems in modelling and simulation of simple components and systems are presented. Students have the opportunity to perform simulations to gain direct experience of the approach and gain perception of the involved potentials.

A written report about the simulation experiences must be prepared and presented at the examination.


Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Sarà reso disponibile solo agli studenti iscritti al corso sul portale della didattica del Politecnico.
L’intero set di slide utilizzate nel corso è anche disponibile in forma stampata:
• Nervegna, N., Rundo, M.: Automotive Fluid Power Systems. Politeko, Torino
Per ulteriori approfondimenti su temi specifici si fa riferimento al seguente materiale (in italiano):
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Sistemi. Vol. 1, Politeko, Torino
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Componenti. Vol. 2, Politeko, Torino
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Esercitazioni. Vol. 3, Politeko, Torino
• Gilardino, L.: Esercizi di Oleodinamica, Clut, Torino
• Sito internet del Laboratorio di Oleodinamica: http://www.fprl.polito.it
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico (Prof. M. Rundo)
In order to avoid students to print on their own the didactic material, the entire set of slides used in lectures in high quality B/W printed form will be available at the beginning of the didactic term:
• Nervegna, N., Rundo, M.: Automotive Fluid Power Systems, Politeko, Torino
Moreover, the slides (with possible minor updates) will be progressively made available only to enrolled students on the Didactic Web Portal in the colour version.
For additional insight into specific topics, reference is made to the following material (in Italian):
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Sistemi. Vol. 1, Politeko, Torino
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Componenti. Vol. 2, Politeko, Torino
• Nervegna, N.: Oleodinamica e pneumatica: Esercitazioni. Vol. 3, Politeko, Torino
• Gilardino, L.: Esercizi di Oleodinamica, Clut, Torino
Some additional information (bibliography, links, animations) can be found on the official web site of the Fluid Power Laboratory (http://www.fprl.polito.it).


Criteri, regole e procedure per l'esame
Durante il corso saranno progressivamente proposti 5 esercizi numerici sul portale della didattica del Politecnico (homework).
Questi "homework" devono essere scaricati e risolti individualmente, in base ad esplicite regole, da tutti gli studenti. Lo scopo degli homework è duplice: un'autovalutazione della conoscenza e competenza acquisita; una palestra individuale di preparazione all'esame. In fase di registrazione dell'esame, gli studenti dovranno consegnare i propri homework
Criteri, regole e procedure per l'esame (Prof. M. Rundo)
The final exam is grounded on a two-hour written test involving numerical evaluations on a proposed problem as well as theoretical questions on concepts and principles exposed during the lectures and laboratory sessions. The test is a "NO BOOK EXAM": the use of personal notes, books and manuals in any form (hard copies and electronic versions) is strictly forbidden. The use of an English dictionary is allowed.
Some examples of written tests will be available on the Didactic Web Portal before the end of the course.
For those who reach in the written test a mark in the range:
• above 20/30 the oral examination is optional,
• from 15/30 to 20/30 an additional oral examination is required to pass the exam,
• below 15/30 the exam is failed.
In case of oral exam, the final mark will be the average between oral and written exams. If the combined mark is < 18/30 the exam is failed and it will be necessary to retake the written test, otherwise the exam is passed.
The oral exam will focus on lectures, laboratory topics and homework.
The oral exam can be required, regardless of the mark of the written test, in case of:
• unjustified absences in the mandatory laboratory/simulation experiences,
• suspicion of student misconduct during the written test.


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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