Il progetto prende avvio dalla considerazione che la maggior parte della potenza persa in una pompa idraulica è generata dall'attrito tra le parti in modo relativo. La necessità di fornire, soprattutto a bassa velocità di rotazione, un sostentamento idrostatico al fine di garantire la corretta lubrificazione delle parti in moto relativo, genera delle perdite in termini di efficienza meccanica e volumetrica, a causa della contrastante necessità di garantire una sufficiente lubrificazione e di mantenere il più basso gioco possibile tra le parti in movimento. Il progetto ha caratterizzato un rivestimento superficiale nanostrutturato superidrofobico applicato ai pattini delle pompe a stantuffi assiali. Il fine è stato di verificare se questi rivestimenti possano o meno ridurre l'attrito di parti in moto relativo soggette a lubrificazione idrostatica. I risultati ottenuti nei due anni di lavoro mostrano che la soluzione sperimentata è efficace, riducendo gli attriti fra il 30 e il 50%.
Potenza persa in una macchina movimento terra
Il progetto è stato svolto in collaborazione fra tre Istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISTEC, IMAMOTER e IENI). Il rivestimento è stato sviluppato su brevetti C.N.R.-ISTEC. I test al banco e tribologici sono stati effettuati presso l'IMAMOTER, mentre IENI si è occupato della trattazione teorica della lubrificazione in presenza di rivestimenti superidrofobici nanostrutturati. E' stata sviluppata una nuova famiglia di pattini per pompe oleodinamiche a stantuffi assiali, caratterizzati da una notevole riduzione della resistenza allo scorrimento.
lo strato di olio presente tra pattino e piatto oscillante si comporta come un cuscinetto a sfere, riducendo drasticamente l'attrito tra questi due componenti. Impiegando questo rivestimento nanostrutturato è possibile ottenere una riduzione del coefficiente d'attrito tra il 20 e il 30% a seconda delle condizioni di funzionamento. L'applicazione del rivestimento non richiede l'impiego di macchinari sofisticati, nè l'uso di sostanze particolari ed ha un costo industriale stimato compreso tra i 3 ed i 5 euro per mq.
Riduzione dell'attrito in componenti oleodinamici soggetti a lubrificazione idrostatica (pattini, piatto oscillante, piastra di distribuzione, cassetti di valvole, stantuffi di martinetti idraulici)
Banco a cinematica inversa per lo studio dell'attrito nei pattini per pompe a pistoni
Pattini per pompe oleodinamiche
Il rivestimento nanostrutturato superidrofobico è stato applicato sulla superficie di strisciamento dei pattini per pompe a pistoni. Il pattino deve garantire la lubrificazione durante il moto relativo tra pistoni e piatto oscillante. Grazie all'applicazione del rivestimento è stato possibile ridurre l'attrito nelle stesse condizioni di funzionamento di un pattino standard, riducendo conseguentemente il consumo energetico della pompa. Riduzione del coefficiente d'attrito tra il 20% ed il 30%. Miglioramento della resistenza ad usura della superficie rivestita. Dimostrazione della fattibilità industriale della tecnologia impiegata.
(IMAMOTER-CNR),i (ISTEC-CNR), (IENI-CNR) Aziende di componentistica oleodinamcia, Aziende produttrici di MMT
Il progetto, inizialmente finanziato da fondi MIUR www.fabbricadelfuturo-fdf.it, continuerà con una fase di industrializzazione del processo di rivestimento che coinvolgerà direttamente il gruppo Bondioli e Pavesi.
Rivestimento nanostrutturato su un pattino per pompe a pistoni