implementaciÓn de un banco de pruebas para transmisiones, bombas, motores, cilindros y vÁlvulas...
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7/24/2019 IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA TRANSMISIONES, BOMBAS, MOTORES, CILINDROS Y VLVULAS
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MINISTERIO DE EDUCACIN
GERENCIA REGIONAL DE EDUCACCIN DE AREQUIPA
INSTITUTO SUPERIOR PRIVADO TEPNUM
CARRERA PROFESIONAL DE MANTENIMIENTODE
MAQUINARIAPESADA
IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS PARATRANSMISIONES, BOMBAS, MOTORES, CILINDROS YVLVULAS HIDRULICAS DE MAQUINARIA PESADA
PARA LA CONSTRUCCIN
PRESENTADO POR:
CONCHA REVILLA, Jorge
CALSINA MORALES, Anthony
AREQUIPA PER
2015
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NDICE
GLOSARIO 1
RESUMEN 3
OBJETIVOS 4
INTRODUCCIN 5
1. MARCO TERICO
1.1. Componentes de maquinaria 9
1.1.1. Transmisiones 9
1.1.2. Bombas hidrulicas 14
1.1.2.1. Bomba hidrulica de engranes 151.1.2.2. Bomba hidrulica de vulo 19
1.1.2.3. Bomba hidrulica de pistn 20
1.1.3. Motores hidrulicos 22
1.1.3.1 Motor hidrulico de pistones radiales y axiales 23
1.1.3.1.1. Motor hidrulico de pistones radiales 23
1.1.3.1.2. Motor hidrulico de pistones axiales 25
1.1.3.1.2.1 Con bielas y eje inclinado 26
1.1.3.1.2.2 Con platillo inclinado y eje en lnea 27
1.1.3.1.2.3 De tambor fijo 29
1.1.3.1.2.4 De cilindro fijo con dentado interior 30
1.1.3.1.3 Motor hidrulico de paletas 31
1.1.3.1.3.1 Motor sin equilibrar 32
1.1.3.1.3.2 Motor equilibrado 33
1.1.4. Cilindros hidrulicos 34
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1.1.4.1 Caractersticas de los cilindros hidrulicos 34
1.1.4.2 Normas generales para determinar los requisitos
del tamao de un cilindro hidrulico 35
1.1.4.3 Velocidad de operacin 35
1.1.4.4 Requisitos de potencia 36
1.1.4.5 Empuje y arrastre 36
1.1.5. Vlvulas hidrulicas 38
1.1.5.1 Vlvula de control direccional 39
1.1.5.2 Vlvulas centrales abiertas 39
1.1.5.3 Vlvulas centrales cerradas 40
2. BANCO DE PRUEBAS HIDRULICAS 41
2.1. Banco de pruebas hidrulicas 41
2.1.1. Definicin 41
2.1.2. Partes principales del banco de pruebas hidrulicas 41
2.1.2.1 Sistema principal 42
2.1.2.2 Consola de control 42
2.1.2.3 Soporte de trabajo con depsito de aceite 42
2.1.3. Caractersticas de funcionamiento 44
2.1.3.1 Sistema de mando primario 44
2.1.3.2 Sistema hidrosttico (mando principal) 44
2.1.3.3 Bomba de control 44
2.1.3.4 Control de velocidad del motor 45
2.1.3.5 Sistema de salida de flujo de aceite 45
2.1.3.6 Circuito de medicin de presin y flujo de aceite 452.1.3.7 Bomba de suministro del sistema 46
2.1.3.8 Filtracin 46
2.1.3.9 Control de temperatura de aceite 47
2.1.3.10 Capacidad del banco de pruebas 48
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2.1.3.11 Depsito del soporte de trabajo 50
2.1.3.12 Consola de control 50
2.1.3.13 Funcionamiento 51
2.2 Montaje 54
2.3 Ventajas de este equipo 61
3 PRUEBA DE EQUIPO HIDRULICO 62
3.1 Ejemplo de una prueba de una transmisin despus de la
reparacin 62
3.1.1 Caractersticas de la transmisin 623.1.2 Diagnstico de la reparacin 64
3.1.3 Reparacin realizada 65
3.2 Prueba de transmisin en el banco de pruebas hidrulicas 67
3.2.1 Conexiones de la transmisin para la prueba 67
3.2.2 Procedimiento de la prueba 77
3.2.2.1 Prueba de solenoide 77
3.2.2.2 Revisar el encendido 77
3.2.2.3 Revisando fugas de los embragues 79
3.2.2.4 Revisando el circuito de lubricacin 80
3.2.2.5 Prueba de sensor de velocidad 81
3.3 Ajustes 81
3.4 Resultados 82
4 IMPLEMENTACIN DE FORMATOS 84
4.1 Formatos 844.1.1 Revisiones del banco de pruebas hidrulicas 84
4.1.2 rdenes de trabajo 86
4.1.3 Informes y recomendaciones de pruebas 88
4.1.4 Registros de pruebas 90
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4.2 Recursos 93
4.2.1 Presupuesto del proyecto 93
4.2.2 Cronograma de actividades 94
5.2 Beneficios 95
5.2.1 Beneficios para la empresa 95
5.2.2 Beneficios para el cliente 96
CONCLUSIONES 97
RECOMENDACIONES 98
BIBLIOGRAFA 99
GLOSARIO
HIDRULICA: Rama de la fsica y la ingeniera que se relaciona
con e estudio de las propiedades mecnicas de los
fluidos.
TRANSMISIN: Conjunto de mecanismos que comunican el
movimiento de un componente a otro, alterando
gradualmente su velocidad,
EMBRAGUE: Componente que transmite la potencia a los ejes a
partir de una velocidad nula de estos y con ello
arrancar el tren de potencia.
HOUSING O CARCAZA: Cuerpo o componente que protege todas las partes
internas del mismo.
MOTOR HIDRULICO: Realiza un trabajo mecnico en forma de movimiento
giratoria ejerciendo un par en el eje de salida.
FILTRACIN: Sistema compuesto por varios filtros de diferentes
capacidades medidos en micrones.
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POLIPASTO: Mquina que se utiliza para levantar y/o trasladar
una carga con una gran ventaja mecnica, porque se
necesita aplicar una fuerza mucho menor al peso
que hay que mover.
MANMETRO: Instrumento de medicin que sirve para medir
la presin de fluidos, contenidos en recipientes
cerrados.
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SOLENOIDE: Llamada tambin vlvula solenoide, la cual
responde a pulsos elctricos respecto de su
apertura y cierre.
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RESUMEN
El siguiente trabajo de graduacin consiste en la implementacin de un
banco de pruebas hidrulicas para transmisiones, bombas, motores, cilindros y
vlvulas hidrulicas de maquinaria pesada para la construccin El banco de
pruebas se instalara e implementara en el taller donde se trabajan las
transmisiones.
Este banco proveer al instituto un gran beneficio en cuanto a la
capacitacion de sus estudiantes, as como, la satisfaccin contar con un
laboratorio especializado que muy pocos poseen.
Tambien este banco de pruebas permitira brindar servicio externo, e l
cliente obtendr una garanta nica en cuanto a la reparacin de su
componente, porque sabr que su componente no le fallar debido ha que a
sido probado con anterioridad en el banco de pruebas como si este estuviera
instalado ya en su mquina.
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OBJETIVOS
GENERAL
Implementacin de un banco de pruebas para transmisiones, bombas,
motores, cilindros y vlvulas hidrulicas de maquinaria pesada para la
construccin.
ESPECFICOS
1. Conocer el funcionamiento de la utilizacin del banco de pruebas para
componentes hidrulicos.
2. Diagnosticar mediante el banco de pruebas y realizar los ajustes
ptimos para el buen funcionamiento de los componentes reparados.
3. Garantizar un trabajo excelente y sin problemas de funcionamiento,
con la confianza de llevar un componente en buen estado y en buen
funcionamiento ptimo
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INTRODUCCIN
Actualmente, la maquinaria que ingresa para su mantenimiento o
reparacin, no tiene un respaldo de prueba de los repuestos o funcionamiento
de los sistemas hidrulicos al terminar el trabajo. La nica prueba que existe es
haciendo funcionar la maquinaria. Si el funcionamiento aparentemente se ve
bien, puede entregarse el trabajo, pero no hay un registro cuantificado y
optimizado del trabajo que se hizo. Con un banco de pruebas se podr garantizar
que el trabajo y los repuestos utilizados que se realizaron, funcionarn
correctamente con los estndares de fabricacin, proporcionando as un mejor
servicio y confianza. Probando componentes hidrulicos tambin se asegura la
optimizacin del funcionamiento y un mejor ajuste apropiado para una buena
instalacin dentro de la operacin de la mquina.
Cuando se habla de maquinaria para la construccin queremos decir, lo
que son: Excavadoras, Cargadores Frontales, Tractores, Retroexcavadoras; pero
este banco de pruebas abarca componentes hidrulicos de otras clases de
maquinaria, pero que en esta compaa en particular, se aplicar a la
maquinaria mencionada.
Cada prueba que se realiza en el banco de pruebas, proporcionar
tambin un diagnstico de cualquier componente hidrulico que se quiera
verificar, y saber si est funcionando adecuadamente, con esto podemos hacer
reajustes si se requiere o hacer trabajos mayores.
Este banco de pruebas probar cualquier componente requiriendo una
entrada superior de 150 HP a 950 rpm, para 60 hz. Con un mximo de 2,500
rpm..
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1. MARCO TERICO
HIDRULICA
La hidrulica es una rama de la fsica y la ingeniera que se relaciona con el estudio
de las propiedades mecnicas de los fluidos.
La hidrulica es la aplicacin de la mecnica de fluidos en ingeniera, para
construir dispositivos que funcionan con lquidos, por lo general agua o aceite. La
hidrulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales
abiertos y el diseo de presas de embalse, bombas y turbinas. Su fundamento es
el principio de Pascal, que establece que la presin aplicada en un punto de un
fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo.
Figura 1. Frmula del volumen respecto al rea y desplazamiento
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En el caso de los accionamientos neumticos la expresin no es del todo
correcta pues , por lo que en la fase transitoria inicial no ser vlido lo
anterior. Esto hace adems que el tiempo de respuesta no sea tan rpido como en
los sistemas hidrulicos. Sin embargo, una vez el pistn empieza a desplazarse la
variacin de la densidad es despreciable, por lo que la velocidad, es tambin
proporcional al caudal entrante.
La velocidad del pistn es controlable: por tanto regulando el caudal entrante al
cilindro o saliente, mediante una vlvula de estrangulacin. Sin embargo, el caudal
entrante o saliente no depende slo de la posicin de la vlvula de estrangulacin,
sino tambin de la carga pues debe cumplirse:
Figura 2. Frmula de presin en relacin a la fuerza vrs. rea.
Con lo cual, como una de las presiones Pi o Pd ser fija (Pi=Pe conestrangulacin en la salida, Pd=Ps con estrangulacin en la entrada), la otra
depender de la carga F y por tanto el valor de F afectar al caudal circulante.
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Ventajas e inconvenientes de la hidrulica.
Ventajas
Consiguen fuerzas estticas elevadas con relativamente poco espacio
La conversin de energa es mediante mecanismos mecnicos, por
tanto, no existen problemas elctricos
Existe un amplio rango de potencias
La incompresibilidad del aceite lo hace ideal para mantener posiciones
de presin durante tiempos elevados
Inconvenientes
Son accionamientos caros
Son pesados porque tienen sistemas mecnicos rgidos para poder
aportar fuerzas elevadas
Son sensibles a la suciedad. Pueden dar problemas de mantenimiento,
por gripaje de los vstagos
Necesitan muchas medidas de seguridad por las fuerzas elevadas con
las que trabajan
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1.1 Componentes de maquinaria
Estos componentes son los que producen movimiento para realizar un
trabajo, como lo son transmisiones, bombas hidrulicas, motores hidrulicos,
vlvulas hidrulicas, cilindros hidrulicos.
1.1.1 Transmisiones
El principio de funcionamiento de una transmisin mecnica se basa en el
desplazamiento de engranajes.
Por medio de una varilla de mando, unida a un varillaje o a un sistema de
guas, se empujan o halan piones que segn su nmero de dientes y dimetro
proporcionan una velocidad de salida del motor.
Componentes de la Transmisin
Figura 3. Componentes internos de una transmisin
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Identificacin de partes:
(1) Engranaje de anillo No.1
(2) Embrague (reversa) No.1
(3) Portador No.2 y No.3
(4) Embrague (hacia delante) No.2
(5) Engranaje de anillo No.2
(6) Embrague No.3 (tercera velocidad)
(7) Engrane de anillo No.3
(8) Embrague (segunda velocidad)
(9) Engranaje de anillo No.4
(10) Engranaje (primera velocidad) No.5
(11) Cubo
(12) Cargador No.4
(13) Engranaje solar No.4
(14) Eje de entrada
(15) Eje de salida
(16) Engranajes planetarios No.4,
(17) Engranaje solar, No.3
(18) Engranajes planetarios No.3
(19) Engranajes planetarios No.2
(20) Engranaje solar No.2
(21) Acoplamiento de engranajes
(22) Engranajes planetarios No.1
(23) Engranaje solar No.1
(24) Cargador No.1.
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Funcionamiento:
La transmisin est sujetada a la carcaza trasera de la mquina. La
potencia desde el divisor de torque es enviada hacia el eje interno (14) por un
eje direccional. La potencia fluye desde la transmisin, a travs del eje externo
(15), y luego hacia la transferencia de engranajes.
La transmisin tiene cinco embragues activados hidrulicamente que
proporcionan tres velocidades hacia delante y tres velocidades en reversa. La
velocidad y direccin son seleccionadas manualmente.
El embrague 1 y el embrague 2 estn localizados en la parte trasera de la
transmisin. El embrague 1 es el embrague de direccin de reversa. El
embrague 2 es el embrague de direccin hacia delante.
El embrague 3, embrague 4 y el embrague 5 son los embragues de
velocidad. El embrague 3 proporciona la tercera velocidad. El embrague 4
proporciona la segunda velocidad y el embrague 5 proporciona la primera
velocidad.
El embrague 5 es solamente un embrague para girar.
Una transmisin planetaria tiene tres velocidades de avance y tres de
retroceso; Asimismo, utiliza embragues o engranes de gran dimetro, alta
capacidad y enfriados por aceite.
La transmisin llamada tambin tren de potencia esta constituida por
varios paquetes de engranes, los cuales se estn conectados a un eje, y este a
su vez, a una rueda dentada, la cual se encarga de transmitir la potencia a las
cadenas del tractor.
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La transmisin tiene cinco embragues activados hidrulicamente que
proporcionan tres velocidades hacia adelante y tres velocidades hacia atrs.
Las velocidades y la direccin son seleccionadas manualmente.
Componentes de un Embrague
Figura 4. Componentes de un embrague
Identificacin de partes:
(1) Pistn
(2) Resorte
(3) Platos
(4) Carcaza de embrague
(5) Discos
(6) Engranaje de anillo
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Funcionamiento:
Los cinco embragues de la transmisin son de tipo disco. Cada
embrague tiene discos (5) y platos (3) y cada embrague esta localizado en una
carcaza separada. Los dientes internos de los discos (5) estn enganchados con
los dientes externos del engranaje de anillo (6).
Los cortes de dimetro externo de los platos (3) estn enganchados con
los pines de la carcaza del embrague. Los pines mantienen la rotacin de los
platos.
En la figura 2, los resortes (2) estn entre la carcaza del embrague (4) y
el pistn (1). Los resortes mantienen enganchados los embragues. Los
embragues estn enganchados cuando el aceite es enviado dentro del rea
detrs del pistn (1).
Cuando la presin del aceite dentro del rea detrs del pistn
incrementa, el pistn se mueve hacia la derecha. El pistn se mueve en contra
de la fuerza del resorte (2) y el pistn presiona los discos junto con los platos.
El embrague ahora esta enganchado. Los discos mantienen el engranaje de
anillo (6) desde la rotacin.
Cuando el embrague es liberado, la presin en el rea detrs del pistn
(1) decrece y la fuerza del resorte (2) mueve el pistn hacia la izquierda. Los
discos y los platos estn ahora desenganchados. El embrague no esta
enganchado.
Ambos embragues de velocidad y el embrague de direccin deben estar
enganchados para enviar potencia a travs de la transmisin. La combinacin
de embragues que son enganchados para cada velocidad hacia delante y para
cada velocidad de reversa estn nombradas en la siguiente tabla.
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Tabla I. Valores de velocidades vs. embragues enganchados
Velocidades de la
transmisin
Embragues enganchados en la
transmisin
1ra. Velocidad hacia adelante 2 y 5
2da. Velocidad hacia adelante 2 y 4
3ra. Velocidad hacia adelante 2 y 3
Neutral 3
1ra. Velocidad de Reversa 1 y 5
2da. Velocidad de Reversa 1 y 4
3ra. Velocidad de Reversa 1 y 3
1.1.2 Bombas hidrulicas
Una bomba hidrulica es un sistema mecnico o electro-mecnico que
puede formar parte de un sistema hidrulico o hdrico, el cual aprovecha la
energa del movimiento realizando acciones de regulacin y control para elevar
o mover el caudal del fluido (aceite).
Las bombas hidrulicas son usadas para crear flujo de aceite en un
sistema hidrulico a travs de presin.
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Todas las bombas hidrulicas producen un flujo. La presin es creada
como un resultado del sistema de restriccin.
Existen varios tipos de bombas hidrulicas entre los ms usados
tenemos los siguientes:
De Engranajes
De Paletas
De vulo
De Pistn
1.1.2.1 Bomba hidrulica de engranes
Una bomba de engranajes desarrolla un flujo llevando el fluido entre los
dientes del engranaje y la carcaza, Hay dos tipos: externo e interno. Las
bombas de engranajes externos tienen dos engranajes en malla ajustados a la
carcaza.
Las bombas de engranajes internos tambin usan dos engranajes, pero un
engranaje rota dentro del otro.
Las bombas de tipo engranaje y de paletas son tambin utilizadas, pero
ms raramente; trabajan generalmente a alta velocidad y a baja presin.
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Componentes de una bomba hidrulica de engrane.
Figura 5. Bomba hidrulica de engrane con dentado exterior liso
Identificacin de partes:
(1) Housing o carcaza
(2) Orificio de entrada
(3) Orificio de salida(4) Pin conductor
(5) Pin conducido
(C) Espacio u orifico entre los dientes de los engranes
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Funcionamiento:
La bomba hidrulica de engrane con dentado exterior liso est constituido
por una carcaza (1) de fundicin de hierro o de aleacin de aluminio. Esta
carcasa est provista de dos orificios: uno de alimentacin (2) y otro de salida
(3). En el interior de la carcasa van situados dos piones (4 y 5) que
normalmente llevan dentado recto rectificado. El pin conductor (4) puede
estar enchavetado en el eje o mecanizado directamente sobre l. El pin
conducido (5) no siempre es solidario del eje que le soporta, puede rodar sobre l
a travs de un cojinete de bronce o de un rodamiento de agujas. Debido al
engrane, stos giran mutuamente en sentido inverso.
El aceite que llega al orificio de alimentacin (2) es arrastrado por los
huecos (C) formados por los dentados. Durante la rotacin de los piones de la
carcasa, el aceite no slo se arrastra, si no que queda aprisionado entre los
alojamientos de la carcasa y los huecos formados por el dentado de cada
pin. El aceite no se "libera" hasta que los huecos de los dentados
desembocan en la cmara de salida (3). Entonces el aceite es "expulsado" en la
tubera "de presin" hacia el distribuidor del sistema hidrulico.
Ventajas:
Sistema simple
Diseo compacto
Mejora los residuos
Buena manipulacin de residuos
Larga vida
Costos bajos
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Desventajas:
Reparacin desplazada
Entrada de velocidad debe ser incrementada para obtener mas flujo en la
salida
Provoca una alta potencia
Lugar de uso:
Bombas de aceite de motor
Bombas de transmisin
Sistemas hidrulicos de baja presin.
Figura 6. Bombas hidrulicas de engrane con dentado exterior liso
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1.1.2.2 Bomba hidrulica de vulo
Una bomba hidrulica de vulo es similar a una bomba hidrulica interna,
excepto que el juego de engranajes internos estn dentro del engranaje
externo, y el engranaje externo gira lentamente con relacin al engranaje
interno de algunos diseos. Otros diseos tienen engranajes externos
arreglados y el engranaje interior gira alrededor del engranaje externo.
Ventajas:
Diseo compacto
Bajo costo
Desventajas:
Desplazamiento reparado
Velocidad de entrada deber ser incrementado para obtener mas en la
salida
Rango de presin bajo a comparacin de otras bombas
Lugar de uso:
Sistemas de direccin
Bajo costo
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Figura 7. Bomba de vulo
1.1.2.3 Bomba hidrulica de pistn
Las bombas hidrulicas de pistn operan por medio de un pistn
reciprocante el cual se encuentra en un compartimiento, as como la bomba
rotativa. El pistn lleva el fluido, el cual es retractado y retirado hacia el
movimiento de avance.
Las bombas de pistn axial de desplazamiento arreglado operan usando
una posicin arreglada hacia el control de salida de los pistones. Las bombas
de pistn axial de desplazamiento variable, el desplazamiento vara de acuerdo al
ngulo del plato o engrane. La bomba de pistn radial son tpicamente de
desplazamiento variable, y este a su vez varia de acuerdo al movimiento o
reaccin del anillo al incrementar o disminuir el recorrido del pistn.
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Ventajas:
Capacidad de altas velocidades y presiones altas
Capacidad de desplazamiento variable
Reduccin de altas potencias trazadas
Desventajas:
Ms complejo que una bomba de engranajes
La superficie de la mquina esta ajustada, el cual demanda una limpieza
del fluido hidrulico
Costo inicial alto
No existe tolerancia en la buena contaminacin.
Figura 8. Bombas hidrulicas de pistn (desplazamiento fijo y variable)
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Figura 9. Bomba de pistn
1.1.3 Motores hidrulicos
En los motores hidrulicos, la energa del fluido que atraviesa la mquina
disminuye, obtenindose energa mecnica, mientras que en el caso de
generadores hidrulicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido
incrementa su energa al atravesar la mquina.
Los motores hidrulicos son los que producen movimientos giratorios
con un alto torque de trabajo. Estos sistemas hidrulicos permiten un buen
control de posicin y velocidad de accionamiento, debido a la incompresibilidad
del fluido. La velocidad de desplazamiento es directamente proporcional al
caudal entrante al cilindro.
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1.1.3.1 Motor hidrulico de pistones radiales y axiales
Estos motores de pistn para fluidos son los que se encargan de generar
el movimiento en el mismo lugar mediante el movimiento de un pistn. Las
bombas de pistones son del tipo bombas volumtricas y se emplean para el
movimiento de fluidos a alta presin o fluidos de elevadas viscosidades o
densidades.
Cada movimiento del pistn desaloja, en cada movimiento un mismo
volumen de fluido, que equivale al volumen ocupado por el pistn durante la
carrera del mismo.
1.1.3.1.1 Motor hidrulico de pistones radiales
Entre estos motores podemos encontrar los siguientes tipos de motores
hidrulicos.
Con bloque de cilindros giratorios
Con cilindros fijos
Los motores radiales pueden estar construidos de forma que sus pistones
realicen una o varias carreras por cada giro, con lo que se consigue una
multiplicacin del par de salida (gran cilindrada).
La concepcin radial est reservada a los motores llamados "lentos";
algunos pueden girar con rgimen inferior a una vuelta por minuto. Estos
motores realizan con frecuencia el papel de reductor.
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Figura 10. Motores hidrulicos de pistones radiales
Identificacin de partes:
(1) Centro del cigeal
(2) Tapn
(3) Tapn
(4) Bielas
(5) Eje de pistn
(6) Parte frontal del cigeal
(7) Pistn (del numeral 8 al 14 son pistones en diferentes posiciones).
Funcionamiento:
La excentricidad del cigeal corresponde a la semi-carrera de los
pistones (1: punto del centro del cigeal)
Los tapones (2 y 3) obturan los taladros de mecanizado para la
alimentacin y salida del fluido y van montados en la parte posterior del cigeal.
Estos taladros desembocan en la parte delantera del cigeal (6).
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Se ha indicado con una flecha el sentido de giro, siendo (4) las bielas, (5)
los ejes de pistones, todos ellos de la misma longitud y (7) los pistones.
El pistn (8) se encuentra en la carrera ascendente, aproximndose a su
punto muerto superior. En su movimiento crea una depresin en la canalizacin
de alimentacin, que hace que el aceite penetre en el cilindro. Al mismo tiempo,
el pistn (9) se encuentra en su carrera descendente. Se aproxima a su punto
muerto inferior y manda el aceite hacia el conducto de presin, es decir, hacia el
distribuidor de la instalacin hidrulica. Debido a la rotacin del bloque de
pistones y a la excentricidad del cigeal, todos los pistones estn animados con
un movimiento alternativo.
El pistn (10) se encuentra en su punto muerto superior. Ha terminado su
fase de admisin y va a comenzar la de impulsin. El pistn (11) se encuentra
en su carrera descendente, est pues en la fase de impulsin. Lo mismo ocurre
con el pistn (12), pero ste est a punto de terminar la impulsin y de
comenzar su alimentacin. El pistn (13) se encuentra en plena alimentacin y el
pistn (14) est a punto de terminarla.
1.1.3.1.2 Motor hidrulico de pistones axiales
A continuacin se describen algunos de los tipos que existen de motores
hidrulicos de pistones axiales.
Con bielas y eje inclinado
Con platillo inclinado y eje en lnea
Con platillo inclinado giratorio, eje en lnea y tambor fijo
Con cilindro fijo (son los menos abundantes en el mercado), con
dentado interior.
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Los motores axiales no deben ser utilizados en las aplicaciones que
necesiten regmenes inferiores a 50 rpm. Por el contrario, pueden trabajar con
velocidades superiores a las 3,000 rpm.
1.1.3.1.2.1 Con bielas y eje inclinado
Figura 11. Motor hidrulico de pistones axiales con bielas y eje inclinado
Identificacin de partes:
(1) Eje de rotacin
(2) Tambor
(3) Alojamiento interno del pistn
(4) Bola
(5) Lumbrera de distribucin
(6) Resortes y arandelas
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Funcionamiento:
Se genera el movimiento del eje de rotacin (1) por el movimiento del
tambor (2) a travs del contacto realizado entre el exterior de las bolas
(4) y los alojamientos internos de los pistones (3).
Los pistones no estn sometidos a movimiento alternativo, para un
determinado dimetro de alojamiento, la cilindrada viene condicionada
por el ngulo que forma el eje de entrada con el tambor.
El contacto entre la cara posterior del tambor y la lumbrera de
distribucin (5) se efecta mediante distintos sistemas: mecnicos
(resortes o arandelas (6)) o hidrulicos (bombines o pistones).
1.1.3.1.2.2 Con platillo inclinado y eje en lnea
Figura 12. Con platillo inclinado y eje en lnea
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Identificacin de partes:
(1) Eje de salida
(2) Platillo inclinado
(3) Anillo
(4) Resorte
(5) Lumbrera de distribucin
(6) Tambor
(7) Patines
Funcionamiento:
El tambor (6) suele ir solidario con el eje de salida (1) mediante un
acoplamiento por estras. Las cabezas esfricas de los pistones estn
engatilladas en los patines (7) que, provistos de giro, deslizan sobre el platillo
inclinado fijo (2). Un anillo (3) asegura la unin entre los patines y el platillo
inclinado.
La distribucin del fluido se realiza del mismo modo, mediante unos
orificios en forma de rin, practicados en la lumbrera de distribucin (5).
En el momento de la puesta en marcha, el resorte (4) comprime la cara
posterior del tambor contra la lumbrera de distribucin.
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1.1.3.1.2.3 De tambor fijo
Figura 13. Motor hidrulico de tambor fijo
Identificacin de partes:
(1) Depsito de instalacin
(2) Vlvulas de impulsin
(3) Pistn
(4) Orificio
(5) Platillo inclinado
(6) Eje de salida
(7) Lumbrera
(8) Taco
(9) Parte semiesfrica
(10) Resorte
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Funcionamiento:
El eje de salida (6) es solidario con el platillo inclinado (5) y con su
rotacin determina el movimiento alternativo de los pistones (3) en los
alojamientos del tambor fijo (1). El depsito de la instalacin va unido con
el orificio (4).
La entrada del fluido en los cilindros se efecta a travs de las lumbreras
circunferenciales (7) en forma de rin, talladas en el platillo inclinado
(5), cuando los pistones (3) se encuentran en la posicin ms alejada de
las vlvulas de impulsin (2).
La parte semiesfrica (9) mecanizada en el extremo de cada pistn se
apoya sobre un taco (8), que se mantiene en contacto con el platillo
inclinado mediante unos resortes (10).
1.1.3.1.2.4 De cilindro fijo con dentado interior
Figura 14. Motor hidrulico de cilindro fijo con dentado interior
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Identificacin de partes:
(1) Dentado interior (corona)
(2) Pin
(3) Canal de media luna
(4) Zona interna del dentado
(5) Brida
(6) Pistn
(A) Orificio de entrada del fluido
(R) Orificio de salida del fluido
Funcionamiento:
El fluido llega por el orificio (A) y penetra en el interior del elemento de
bombeo a travs de los taladros radiales practicados en la corona del dentado
interior (1).
Por ser el pin (2) conducido y la corona (1) motora, el aceite que entra
en el elemento de bombeo se dirige hacia la salida (R), utilizando el canalbilateral realizado por la media luna (3).
En la zona (4) de la brida (5) es donde acta la presin de salida
(compensacin axial). La compensacin radial est encomendada al pistn (6).
1.1.3.1.3. Motor hidrulico de paletas
Motores sin equilibrar
Motores equilibrados
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Los motores de tipo engranaje y de paletas son tambin utilizados, pero
ms raramente; trabajan generalmente a alta velocidad y a baja presin.
1.1.3.1.3.1 Motor sin equilibrar
Figura 15. Motor hidrulico sin equilibrar
Identificacin de partes:
(1) Rotor
(2) Paletas
(3) Carcaza o housing del motor
(4) Anillo
(5) Superficie del rotor
(A) Orificio de alimentacin fluido
(R) Orificio de salida del fluido
(F) Empuje
(e) Excentricidad
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Funcionamiento:
En cada revolucin se obtienen un ciclo de alimentacin y de salida.
Durante el funcionamiento, la cmara comprendida entre dos paletas
consecutivas comienza a aumentar de volumen al nivel del orificio de
alimentacin (A), volviendo a pasar por un mnimo en la zona del orificio de
salida (R).
La presin reinante en la salida ejerce sobre la superficie exterior del rotor
que se encuentra en la zona de presin, un empuje (F), que se hace patente
sobre los rodamientos y sobre el eje, por esta razn, ha de limitarse la presin
de funcionamiento.
La excentricidad (e) entre rotor (1) y anillo (4) es el factor determinante en
cuanto al caudal. Si la excentricidad pasa de derecha a izquierda o viceversa, la
alimentacin se convierte en salida y la salida en alimentacin, con el mismo
sentido de rotacin del eje.
1.1.3.1.3.2. Motor equilibrado
Figura 16. Motor hidrulico equilibrado
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La caracterstica que diferencia a estos motores son: dos alimentaciones y
dos salidas en cada vuelta, de lo que resulta un equilibrado de los empujes
radiales sobre el eje, sobre los rodamientos o sobre los cojinetes.
1.1.4 Cilindros hidrulicos
Un cilindro de pared delgada tiene un espesor de pared tal, que la
suposicin de un esfuerzo constante a travs de la pared causa un error
despreciable.
Los cilindros que tienen razones del dimetro interno al espesor mayor que
10 se consideran, en general de pared delgada. Se supone que el casco es
perfectamente redondo y de espesor uniforme, que el material obedece a la ley
de Hooke, que el esfuerzo radial es despreciable y que la distribucin de
esfuerzos normales es lineal.
1.1.4.1 Caractersticas de los cilindros hidrulicos
Tubos de acero de alta resistencia
Extremos de varilla forjados
Sellos de varilla de receptor en U de uretano, sellos amortiguadores de
varilla y sellos de labio de varilla unidos a metal
Varillas con plancha de cromo y templado por induccin
Anillos de sello de pistn relleno de vidrio
Montaje de mun o pasador
Doble accin
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1.1.4.2 Normas generales para determinar sus requisitos de tamao de
cilindro:
Especificaciones de cilindro:
o Tamao de orificio
o Longitud de recorrido
Presin de operacin:
Los cilindros han sido diseados para su uso bajo presiones de
operacin entre 27,000 y 35,000 kPa. La presin de operacin de un
cilindro puede variar segn la aplicacin.
1.1.4.3 Velocidad de operacin:
La velocidad de operacin de los cilindros hidrulicos vara segn el
volumen del cilindro y los galones por minuto (gpm) de la bomba hidrulica en
uso. Si la salida en gpm de la bomba y las dimensiones del cilindro son
conocidas, se puede usar la siguiente frmula para determinar el tiempo de
operacin (en segundos) de un cilindro para pasar de cerrado ha abierto
totalmente:
T = (60 X flujo (galones de EE.UU.)) / ( capacidad de la bomba (gpm))
El tiempo de cierre es ligeramente ms rpido debido al volumen del
cilindro que ocupa la varilla. Para asegurar un mantenimiento mnimo y
evitar la rotura de piezas, no seleccione nunca un cilindro que opere a
una velocidad superior a la recomendada por el implemento o su
aplicacin.
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1.1.4.4 Requisitos de potencia:
La siguiente frmula sirve para calcular los requisitos de potencia
aproximada (hp) para aplicaciones hidrulicas:
HP = (0,6 X capacidad de la bomba (gpm) x lb-plg) / 1000
1.1.4.5 Empuje y arrastre:
La fuerza de empuje, tambin denominada fuerza de empuje y arrastre, es la
fuerza que el cilindro ejerce expresada en libras. El empuje es la fuerza ejercida
en la varilla del pistn cuando se aplica presin sobre el dimetro completo del
pistn. El arrastre es la fuerza ejercida en la varilla del pistn cuando se aplica
presin directamente sobre el lado de la varilla del pistn. El arrastre es siempre
menor que el empuje por la reduccin del rea del cilindro debida a la presencia
de la varilla del cilindro. Para averiguar la capacidad exacta de empuje de un
cilindro, multiplique las pulgadas cuadradas del rea de la cara del pistn por la
presin del cilindro expresada en libras por pulgada cuadrada (rea del pistn
X lb.-plg). Para averiguar la capacidad de arrastre exacta, utilice la misma
frmula, pero reste el rea de la varilla en pulgadas cuadradas del rea de la
cara del pistn (rea del pistn menos rea de la varilla) X lb-plg.
Empuje = A X P
Arrastre = [A - (0.785 x d)] X P
A = rea del cilindro en pulgadas cuadradas
P = presin de la bomba en lb-plg
D = dimetro de la varilla del pistn en pulgadas
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Cuando se puedan instalar de forma segura cilindros nuevos de diferente
tamao para operar un implemento, es muy importante utilizar un factor de
seguridad en el diseo y fabricacin de los soportes de montaje de los nuevos
cilindros. Ese factor de seguridad debe considerar la presin mxima de alivio
del sistema hidrulico, as como las posibles sobrecargas.
Figura 17. Varios estilos y tamaos de cilindros hidrulicos
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1.1.5 Vlvulas hidrulicas
Las necesidades crecientes que se presentaran y que se siguen
presentando en el campo de la automatizacin industrial en cuanto hace a la
fabricacin de maquinarias, dispositivos y diversos elementos accionados
hidrulicamente, y la extrema sencillez con que se pueden disear circuitos
elctricos que funcionan automticamente comandados desde sencillos micro
contactos, fin de carreras, micro contactos temporizadores, hasta los modernos
controladores lgicos programables (PLCs) han hecho pensar a los ingenieros
proyectistas hace algunas dcadas atrs lo til que resultara comandar
circuitos hidrulicos va automatizaciones elctricas.
Ello determin en su momento la creacin de la vlvula de control
direccional accionada por solenoides y/o electroimanes, y actualmente, este tipo
de vlvulas es el elemento indispensable para comandar cualquier mquina
hidrulica, por medio de cualquier tipo de accionamiento elctrico y/o
electrnico.
Las vlvulas que a continuacin se detallan, son las ms populares en el
campo de vlvula de control direccional de flujo hidrulico accionadas
elctricamente.
1.1.5.1 Vlvula de control direccional
Un control de vlvulas direccional, direcciona el suministro de aceite a un
actuador. Un control de vlvulas consiste de un cuerpo o carcaza con pasajes
internos, los cuales conectados y diseccionados por un carrete de vlvulas
movible. Dentro de las vlvulas estn los carretes de vlvulas. El carrete de
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vlvula consiste de una superficie con surcos. En la superficie del block el
aceite fluye a travs del cuerpo de la vlvula, mientras los surcos o anillos
permiten que el aceite fluya alrededor del carrete y por el cuerpo de la vlvula.
Hay dos tipos bsicos de vlvulas de control direccional, vlvulas centrales
abiertas y vlvulas centrales cerradas.
1.1.5.2 Vlvulas centrales abiertas
Las vlvulas centrales abiertas permiten al aceite fluir a travs de la
vlvula todo el tiempo. En la posicin neutral, el pasaje centralmente abierto
permite al aceite fluir desde el sumidero hacia el actuador. El aceite retorna
desde el actuador fluyendo a travs de la vlvula hacia el tanque. La vlvula
puede cambiar en la direccin opuesta, permitiendo a este suministrando a lado
opuesto del actuador.
Los sistemas hidrulicos centralmente abiertos siempre estn suministrando
un flujo relativamente alto. Esto permite que el sistema hidrulico responda
rpidamente cuando la vlvula esta cambiada.
Ventajas:
Respuesta rpida
Desventajas:
Causa el cambio parcial del flujo hacia el tanque y el actuador, los cualesgeneran ms calor.
No puede ser controlado con precisin
tpicamente requiere una enfriado de aceite grande
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Figura 18. Esquema de funcionamiento de vlvulas centrales abiertas
1.1.5.3 Vlvulas centrales cerradas
Las vlvulas centrales cerradas operan similarmente a las vlvulas
centrales abiertas, excepto en posicin NEUTRAL. Las vlvulas centrales
cerradas bloquean el flujo
Figura 19. Esquema de funcionamiento de vlvulas centrales abiertas
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2 BANCO DE PRUEBAS HIDRULICAS
2.1 Banco de pruebas hidrulicas
2.1.1 Definicin
El banco de pruebas hidrulicas es un sistema que permite facilitar a un
bajo costo la prueba de componentes hidrulicos como lo son: la transmisin,
bombas, motores, cilindros y vlvulas hidrulicas, teniendo como fin una
comprobacin del buen funcionamiento del componente hidrulico reparado
antes de ser instalado en la mquina.
El banco de pruebas hidrulicas probar cualquier componente que de
acuerdo a las necesidades de opta por comprar un banco de pruebas
hidrulicas que pruebe componentes arriba de 150 hp y 950 rpm a 60 Hz. Con
un mximo de 2500 rpm. Muchos componentes grandes pueden ser probados
usando valores conocidos. Probando los componentes hidrulicos asegura un
buen trabajo y un buen ajuste antes de que el componente sea instalado sobre o
dentro de la mquina.
2.1.2 Partes principales del banco de pruebas hidrulicas
El banco de pruebas hidrulicas est compuesto por tres partes principales,
las cuales son: sistema principal, consola de control, soporte de trabajo con
depsito de aceite.
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1.1.3.1 Sistema principal
El sistema principal est compuesto por un sistema de filtros, panel
elctrico principal, conexiones del agua de servicio que se utiliza para el
enfriamiento, el tanque principal de aceite, el cual es el que suministra el aceite
hacia el componente a probar, tambin cuatro filtros en serie que sirven como
by-pass, bomba de suministro (puerto No. 11), Reserva Principal entrada lnea
caliente.
1.1.3.2 Consola de control
Est conformada por dos medidores de flujo, cinco puertos de ingreso y
egreso de aceite, un control de velocidad de motor, control de la bomba, 10
manmetros.
1.1.3.3 Soporte de trabajo con depsito de aceite
Est conformado por dos bombas de descarga, dos motores hidrostticos,
una bomba de succin, una base un soporte del componente a probar y su
depsito de aceite.
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Figura 20. Nomenclatura del banco de pruebas hidrulicas
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2.1.3 Caractersticas del funcionamiento
Las caractersticas del banco de pruebas para componentes hidrulicos se
detallan a continuacin:
2.1.3.1 Sistema de mando primario
El banco cuenta con un motor elctrico principal para el sistema
hidrosttico y una bomba de engranajes la cual trabaja a 55 gpm.
60 Hertz --------- 150 hp a 1,755 rpm.
El motor elctrico del banco de pruebas est disponible para una
potencia comercial estndar, desde 208 hasta 575 voltios, de 3 fases, 50 o 60
Hertz.
2.1.3.2 Sistema hidrosttico (mando principal)
Consiste de una bomba de pistn de desplazamiento variable, bomba de
carga, y un motor hidrosttico capaz de dar 2,500 rpm, 38,000 kPa (5,500 psi)
con un mximo de 1,320 Nm (11,700 lb/plg) de esfuerzo de torsin de salida.
2.1.3.3 Bomba de control
Provedo por una vlvula de control variable. La vlvula de control es variable a
travs del rango total hacia la velocidad mxima de 950 rpm en 60 Hz., hacia laderecha o hacia la izquierda de la rotacin
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2.1.3.4 Control de velocidad del motor
Provedo por una vlvula de control variable. Las vlvulas controlan las
revoluciones por minuto del motor hidrosttico desde 950 rpm en 60 Hz. (700
para 50 Hz.) a 2,500 rpm. El control de velocidad de motor incrementa las
revoluciones por minuto, cuando el esfuerzo de torsin del motor decrece.
2.1.3.5 Sistema de salida de flujo de aceite
. Un bomba de engranajes proporciona el suministro de aceite principal
desde cero a 21,000 kPa (0 a 3,000 psi) arriba de 200 lpm (55 gpm) para
pruebas de propsito general.
Un circuito de flujo del lubricante proporciona un flujo de aceite desde cero
hasta 13,000 kPa (0 hasta 400 psi) arriba de 13 lpm (3.5 gpm) para la
lubricacin de los cojinetes / bujes o el control de componentes.
Una bomba de suministro del sistema proporciona un flujo positivo de
aceite usando un flujo de gravedad desde el depsito principal, a travs de la
lnea de 101 mm (4 plg) a la entrada de la bomba a que es probada.
2.1.3.6 Circuito de medicin de presin y flujo de aceite
Dos circuitos de medicin de presin y medicin de flujo estn disponibles
para la prueba de componentes. Cada circuito puede retornar el aceite hacia el
depsito con la apropiada manguera de conexin.
Un circuito de medicin de flujo tiene un aceite presurizado agregado de
200 lpm (55 gpm).
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Ambos circuitos son capaces de medir 475 lpm (125gpm) con una presin
mxima de 47,000 kPa (8,600 psi). La carga del flujo de reserva puede ser
desempeada por ambos circuitos.
2.1.3.7 Bomba de suministro del sistema
Dos bombas de suministro de 225 lpm (60 gpm) trabajan en combinacin
para retornar el aceite desde la parte trasera del depsito del soporte de trabajo
hacia la reserva principal.
2.1.3.8 Filtracin
Cuatro filtros absolutos de 10 micrones cada uno limpian el aceite
retornndolo desde el depsito hacia la reserva Principal.
Cuatro filtros absolutos de 10 micrones cada uno limpian el aceite
retornando el aceite desde el componente en prueba hacia la reserva principal.
Un filtro absoluto de la bomba de carga limpia el aceite desde la bomba
de carga del sistema hidrosttico.
Un filtro absoluto de 10 micrones drena la carcaza y limpia el aceite
desde el drene de la carcaza del sistema hidrosttico.
Dos filtros de derivacin absolutos de 10 micrones cada uno, limpian el
aceite desde el intercambiador de calor de la reserva principal.
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2.1.3.9 Control de temperatura de aceite
Cada depsito de aceite es enfriado por intercambiadores de calor
separados con un control de temperatura automtico. El agua que se enfra
para los intercambiadores de calor pueden ser suministrados desde un fuente
de agua municipal o un sistema de enfriamiento de agua de circuito cerrado.
La temperatura de aceite en un deposito principal de 750 litros (200 Gal.)
estn controlados por un intercambiador de calor de aceite hacia agua y una
lnea de entrada de calor. Cuando se utiliza un aceite especial, la temperatura
del depsito principal es controlada desde 115 hasta 125 grados Fahrenheit
para simular la viscosidad del aceite por debajo de las condiciones de campo.
La temperatura de aceite en el depsito de 225 litros (60 Gal.) es
controlada por un intercambiador de calor de aceite a agua con un control de
temperatura automtico para una eficiencia mxima del sistema hidrosttico.
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2.1.3.10 Capacidad del banco de pruebas
Conexiones para trasmisiones, bombas, motores, cilindros y vlvulas
hidrulicas.
Potencia Principal arriba de 150 hp a 950 rpm por 60 Hz., para la
rotacin de transmisiones y bombas.
Revoluciones mximas 2,500.
El flujo de aceite probara los componentes que requieran un flujo de
entrada de 55 gpm y/o presin mxima controlada hasta 6,800 psi.
El caudal y la presin de aceite de entrada es ajustada de acuerdo a las
especificaciones que requiera o indique el componente a travs de uno
de los dos circuitos medidores de flujo. El medidor de presin
proporciona una lectura de presin usando una variable suministrada del
aceite hacia el componente, y esta pueden ser usada como un medidor
de flujo en un circuito cerrado. Los otros medidores proveen un circuito
para leer solamente el caudal de flujo y las presiones. Ambos circuitos
tienen flujo de reserva con capacidades cargables.
El suministro de la bomba de carga compensa el aceite perdido dentro
de cada bomba hidrosttica o carcaza de motor. La bomba y el motor
son auto contenidos en un circuito cerrado del sistema hidrulico,alimentado por una reserva de 60 galones.
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Los controles del banco de pruebas permiten al operador variar la salida
de velocidad desde cero rpm hasta 2,500 rpm, rotando hacia la derecha.
El circuito cerrado del sistema hidrosttico sobre el banco de pruebas
provee un fiable y fcil mantenimiento de la fuente de potencia.
El aceite puede ser suministrado desde una o tres fuentes hacia el
componente que ser probado. El aceite presurizado puede ser
suministrado desde 55 gpm de la bomba de engranajes (suministro de
aceite principal) a 4 plg de la lnea de succin (bomba de suministro) y a
3.5 gpm del circuito de lubricacin. Dependiendo de la fuente de aceite,
el banco de pruebas provee todos los requerimientos para proporcionar
la prueba a los componentes hidrulicos.
En el retorno de la bomba de suministro del sistema del tanque el aceite
usado en la prueba de componentes es direccionado por debajo de la
mesa del soporte de trabajo. Luego el aceite es regresado, a travs de
series de filtros hacia la reserva principal de 200 Gal., por las bombas de
suministro las cuales estn localizadas al final de la mesa de soporte de
trabajo. Tambin cualquier salida o derramamiento de aceite en la mesa
de soporte de trabajo drena dentro del depsito.
Dos bombas de suministro trabajan en combinacin retornando el aceite
hacia el depsito principal. Ambas bombas son controladas por un
interruptor de flotador de tres posiciones. En el nivel bajo ambas bombas
son apagadas. Durante la prueba, el nivel de aceite se levante a un
Nivel intermediario, la bomba suministradora 1 se enciente. Finalmente si
el nivel de aceite alcanza el nivel mximo la bomba suministradora 2 es
girada al modo de encendido, y ambas bombas se mantienen encendidas
hasta el nivel bajo stas se apagarn.
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El depsito de suministro de aceite tiene una capacidad de 200 galones y
tiene las siguientes dimensiones:
Longitud: 72 pulgadas
Ancho : 54 pulgadas
Altura: 67 pulgadas
2.1.3.11 Depsito del soporte de trabajo
El depsito del soporte de trabajo tiene una capacidad de 60 galones y
tiene las siguientes dimensiones:
Longitud: 148 pulgadas
Ancho: 69 pulgadas
Altura: 11 pulgadas
Altura con el soporte del mstil principal: 93 pulgadas
2.1.3.12 Consola de control
La consola de control del banco de pruebas para componentes hidrulicostiene las siguientes dimensiones:
Longitud: 914 mm (36 plg)
Ancho: 711 mm (28 plg)
Altura: 1346 mm (53 plg)
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2.1.3.13 Funcionamiento
Operacin
A continuacin se detallan los pasos a seguir antes de iniciar o arrancar el
banco de pruebas para componentes hidrulicos para una operacin diaria:
Gire la perilla del control de potencia hacia el modo de encendido. La luz
verde indicar que se encendi y esta deber parpadear. Si la luz
indicadora no parpadea, revise el botn de parada de emergencia.
Gire el interruptor de la bomba de suministro hacia el auto ajuste y gire el
interruptor del calentador hacia el modo de encendido.
Arranque el motor elctrico principal presionando el botn de inicio
Start. Si el motor elctrico no arrancara revise lo siguiente:
a. El botn de parada de emergencia deber estar hacia afuera.
b. La luz indicadora del filtro de carga deber estar en modo de
apagado.
c. El interruptor del control de la bomba debe estar en la posicin
neutral, posicin de apagado.
d. La luz indicadora de aceite deber estar en modo de apagado.
NOTA: Si la luz indicadora del filtro de carga se encuentra en el modo de
encendido en cualquier tiempo, el filtro de carga deber ser reemplazado antes
de presionar el botn de reinicio. Este es un circuito de seguridad interno para
asegurar que el filtro de carga hidrosttico, esta sirviendo antes de comenzar de
nuevo. La prueba del componente ahora puede ser completada.
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MONTAJE
Figura 21. Esquema de instalacin (vista planta)
Diseo de instalacin
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Figura 22. Esquema de instalacin (vista lateral y frontal)
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2.2 Montaje
El procedimiento de instalacin es descrito detalladamente en los
siguientes pasos:
1. El banco de pruebas hidrulicas deber ser montado sobre concreto u otra
fundicin estable. La ubicacin exacta de los tres componentes que
conforman el banco de pruebas se ajustaron de acuerdo a las
necesidades de la empresa.
2. Los tornillos que aseguran el soporte de trabajo deben de sujetarse al
piso.
Figura 23. Conexin de lneas hidrulicas
En la figura 23 se muestra la instalacin de la siguientes lneas hidrulicas:
(1) Lnea de drene del aceite. Accesorio de la consola. (2) Control de la lnea de
presin, accesorios de conexin. (3) Lnea de suministro del aceite principal,
accesorios de conexin.
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Figura 24. Lneas de presin y suministro
3. La lnea de suministro de aceite principal (5) es enviada separadamente.
La lnea (5) esta conectada con el filtro de suministro de aceite principal y
un conector (3) sobre la consola. La lnea (4) de la lnea de presin del
control esta conectada al conector. (2) Ambas mangueras vienen desde la
bomba de engranajes hidrosttica ubicada en la parte trasera de la
reserva hidrosttica y sobre la esquina superior derecha de la consola de
control.
Tambin la conexin de la lnea de drene de aceite viene hacia el
conector del deposito del soporte de trabajo
Figura 25. Lnea de drene de aceite y conector del depsito
En la figura 25 se muestra la conexin de la lnea de drene de aceite y el
conector del deposito.
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Figura 26. Conexin de lneas hacia bombas hidrulicas
4. En la figura 26 se muestra la conexin de la seal de cables (A) y (B), el
motor conecta la seal de cable (C) hacia la recepcin sobre el lado
trasero de la consola (D).
Figura 27. Conexin de cables elctricos de las bombas hidrulicas
5. En la figura 27 se muestra la conexin de la bomba que conecta la seal
de cables (A) y (B) hacia el solenoide de la bomba de control sobre la
bomba hidrosttica.
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Figura 28. Conexin de lneas de suministro
6. En la figura 28 se muestra la conexin de dos lneas de suministro hacia el
motor hidrosttico (7). Control de seal por cable (8) y carcaza de lnea
de drene (9) desde el banco de pruebas.
Figura 29. Lneas de aceite, drene y suministro.
7. En la figura 29 se muestra la conexin de la lnea de la bomba de suministro(10) la cual esta conectada hacia el mltiple de filtros de la bomba de
suministro. La buja es un conector de enlace magntico (19) y esta
asegurado mediante una tuerca. El enlace magntico esta montado
sobre la tapadera del eje.
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Figura 30. Entrada y salida de agua.
8. En la figura 30 se muestra la conexin de la entrada (10) y salida del
suministro de agua (11) hacia los calentadores.
9. Conexiones elctricas del control desde la consola de control (20) y
desde el depsito del banco de trabajo (21), hacia el lado del circuito
elctrico. Enganche de los conectores presionando sobre la toma y
cerrando dentro de la posicin con la palanca de seguridad.
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Figura 31. Actuador de conexiones elctricas
10. La conexin principal viene del servicio elctrico el cual lleva tres actuadores
conectando (22) en la esquina superior derecha del panel elctrico. El banco
de pruebas requiere una potencia principal para ser correr a travs un
suministro de fusibles el cual posteriormente se desconectara.
Figura 32. Instalacin de conexiones hidrulicas hacia la consola de
control
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1. Puerto 4 y el medidor de flujo 2 (salida): El puerto de salida es
asegurado en el medidor de flujo 2. El flujo de aceite de salida puede ser
medido y la presin puede ser controlada por la vlvula de carga del
medidor de flujo.
2. Puerto 3 y medidor de flujo 2 (entrada): El puerto de entrada engancha
en el medidor de flujo 2. El aceite entrara dentro del medidor de flujo 2.
3. Puerto 5 y control de aceite y suministro de aceite: Una vlvula
suplementaria regula la presin de aceite para la lubricacin de los
cojinetes o los controles de los componentes de prueba. La presin de
salida es variable sta puede ser de cero a 300 kPa (cero a 400 psi).
4. Puerto 2 y flujo suministrado de aceite principal (salida), (medidor de
flujo 1): El puerto de salida engancha en el medidor de flujo 1. El flujo
de aceite de salida ser medido y controlado por la presin mediante la
vlvula de carga del medidor de flujo 9.
5. Drene de aceite: Un control piloto para el drenado y vlvulas reductoras
de presin. Este aceite es drenado directamente hacia el depsito que
se encuentra por debajo del banco de trabajo.
6. Lnea Piloto de Control de presin: La lnea piloto puede controlar los
ajustes de la presin de la vlvula de alivio del suministro de aceite
principal de la bomba de engranes.
7. Lnea de Suministro de Aceite Principal: Una entrada desde la bomba de
engranes suministra 200 Lpm (55gpm) desde cero hasta 21,000 kPa (cero
a 3000 psi). El aceite suministrado desde la bomba de engrane ses
enviada directamente a travs del medidor de flujo 1, y esta tambin es
usada para el control y suministro de aceite lubricante para los cojinetes
(puerto 5).
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8. Puerto 1 y medidor de flujo 1 (entada): El puerto de entrada engancha
en el medidor de flujo 1. El enganche puede ser usado como un
enganche en el medidor de flujo. El aceite viaja a travs del medidor de
flujo 1.
2.3 Ventajas de este equipo
La ventaja de contar con este equipo es de que las reparaciones que se
realicen a las transmisiones, convertidores bombas, etc., hidrulicas, ya no se
tendrn que entregarse al cliente con la confianza nicamente del tcnico, es
decir confiando nica y especficamente en la buena reparacin del
componente por parte del tcnico, esto incluye: Evaluacin del componente
antes, durante y despus de la reparacin, buen juicio al examinar
cuidadosamente cada uno de los accesorios que conforman todo el
componente, descartar todos los componentes inservibles y realizar el pedido
de repuestos nuevos que reemplazaran los inservibles.
Al momento de tener reparado el componente (evaluado y armado por el
tcnico), se procede a la prueba del mismo en el banco de pruebas para
verificar tcnicamente que el funcionamiento del mismo quedo en ptimas
condiciones y as la empresa pueda entregarle con una plena confianza del
componente reparado con una certeza del 100% de que el mismo no fallar, y
desempear con una eficiencia impecable, como si el componente saliera de la
fbrica y no del rea de reparacin.
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3 PRUEBA DE EQUIPO HIDRULICO
3.1 Ejemplo de prueba de una transmisin hidrulica
3.1.1 Caractersticas de la transmisin
La transmisin que a continuacin se evaluara tiene las siguientes
caractersticas:
Figura 33. Transmisin montada en el banco de pruebas
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Pertenece a un Tractor de cadena el cual realiza un trabajo
extremadamente pesado y capaz de desarrollar una potencia para que
sea rpida, efectiva y pueda trabajar lo mejor y lo ms rpidamente
posible.
Esta transmisin tiene seis velocidades, las cuales son: Tres hacia
delante (de avance) tres hacia atrs (retroceso) y una posicin neutral,
los cuales son acopladas mediante discos.
En la siguiente tabla se indican las presiones de acuerdo a cada velocidad
recomendadas por el fabricante que debe de tener la transmisin.
Tabla II. Valores segn el fabricante
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3.1.2 Diagnstico de la reparacin
Los resultados que se obtuvieron en la prueba de esta transmisin se
especifican en el formato siguiente:
Tabla III. Valores reales de la prueba realizada (presin vrs. velocidad)
Procedimos a realizar un diagnstico en la mquina puesto que
presentaba prdida de potencia. Se diagnosticaron todos los sistemas
relacionados con la prdida de potencia (sistema hidrulico, motor, y tren depotencia), posteriormente a la prueba efectuada llegamos a la conclusin que
en el sistema de tren de potencia radicaba el mal funcionamiento, determinando
especficamente que el componente caja de velocidad o transmisin presentaba
una deficiencia en la parte hidrulica y mecnica de la misma.
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Para tomar la determinacin que fallo la parte hidrulica se procedi a
tomar presiones hidrulicas de la misma, resultado que comparamos con lo
especificado segn el manual de servicio de la mquina, presiones que se
encontraban bajas de lo especificado.
Para tomar la determinacin que fall la parte mecnica se procedi a
efectuar una prueba de anlisis de aceite de cuenta partculas y abrir los filtros
para verificar si existan partculas visibles de desgaste de componentes
internos, derivado de estas pruebas el cuenta partculas y la inspeccin visual
de los filtros nos indicaron que los componentes internos presentan desgaste
anormal basado en especificaciones del fabricante.
Se procedi a remover la transmisin de la mquina y ste fue trasladado
al taller para su respectiva reparacin.
3.1.3 Reparacin realizada
Al tener la transmisin montada en el banco de reparacin en el taller, el
tcnico procedi al desarmado del componente pieza por pieza, las cuales eran
evaluadas minuciosamente una por una. Al evaluar completamente el
componente se pudo observar que algunos componentes internos presentaban
un desgaste fuera de lo normal, esto se pudo corroborar midiendo los
componentes y comparndolos de acuerdo a las dimensiones permisibles que
indica el fabricante. El diagnstico del tcnico al tener desarmado totalmente el
componente fue de que las velocidades de la transmisin no conectaban debido a
que los discos y platos de friccin de velocidades se encontraban con undesgaste excesivo, los cual no permita una buena conexin ya que los mismos
se deslizaban entre ellos, esto fue derivado a la falla en los sellos de pistn que
tiene cada velocidad.
La reparacin de la transmisin se dedujo en base a las pruebas
realizadas (hidrulicas y mecnicas) cuando este componente an se
encontraba instalado sobre la mquina. Al momento de tener todos los
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componentes nuevos que se solicitaron los cuales suplementarn a los
repuestos defectuosos o inservibles. Se procedi con el reemplazo de los
mismos, empezando con los discos y platos de friccin ya que estos eran los
que presentaban un desgaste excesivo, anormal, segn especificaciones que
indica el manual de fabrica seccin Pruebas y Ajustes, as como los sellos de
pistones, cojinetes daados, estos ltimos componentes tambin presentaban un
desgaste en su superficie pero este desgaste fue debido por dos agentes: Un
agente fue la friccin y el otro agente fue el sedimento que se encontr
alojado en las paredes de la transmisin.
Seguidamente, se procedi a realizar al ensamblado de la transmisin
pieza por pieza, donde cada pieza fue lubricada e instalada una por una teniendo
el mayor cuidado posible, esto debido a que si se coloca un disco en o un plato
en forma inadecuada o en mala posicin, el componente en este caso la
transmisin, al momento de la prueba los componentes internos podran sufrir
daos irreparables.
Ya teniendo lista la transmisin armada completamente y estando seguros
de que tanto la reparacin como el ensamblaje de la misma se realizo
excelentemente, se procedi a trasladar el componente del banco de
desarmado y armado al Banco de Pruebas Hidrulicas para realizar la
respectiva prueba y as corroborar de manera tcnica y eficientemente que la
reparacin de la transmisin fue un xito.
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3.2 Prueba de transmisin en el banco de pruebas hidrulicas
3.2.1 Conexiones de la transmisin para la prueba.
Figura 34. Montaje de transmisin sobre soporte
1. Instale la herramienta (A) al final de la entada de la transmisin, como se
muestra.
Figura 35.Aseguramiento de transmisin
2. Utilice un polipasto para instalar la transmisin sobre el banco de
pruebas. El peso de la transmisin es de aproximadamente 3,315
libras.
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Figura 36. Colocacin de herramienta de unin.
3. Instale la herramienta (B) como se muestra.
Figura 37. Instalacin de acople
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4. Instale la herramienta (C) sobre la herramienta (B)
Figura 38. Instalacin de eje de unin
5. Instale la herramienta (D) sobre la herramienta (C).
Figura 39. Instalacin de camisa protectora
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6. Instale la herramienta (E) sobre la herramienta (D
igura 40.Acoplamiento de eje cardn
7. Instale la herramienta montada sobre la entrada del eje principal,
como se muestra
Figura 41. Colocacin de camisa protectora
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8. Alinee la transmisin hacia la entrada del eje principal.
Figura 42. Colocacin de ganchos de levante
9. Coloque la herramienta (F), como se muestra.
Figura 43.Aseguramiento de transmisin con cadenas
10. Instale la guarda protectora del eje principal y sujete la transmisin con
las cadenas (F) para prevenir movimiento durante la prueba.
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igura 44. Instalacin de banco hidrulico
11. Instale la herramienta (G) sobre la transmisin.
Figura 45.Aseguramiento de control hidrulico
12. Asegrese de apretar todos los tornillos (I) sobre la base del banco de
pruebas.
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Figura 46. Instalacin de tapones protectores
13. Instale la herramienta (H) en la carcaza de la transmisin.
Figura 47. Conexin de manguera hidrulica
14. Conecte las mangueras ensambladas (2) desde el medidor de flujo
presurizado hacia la herramienta (G).
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Figura48. Conexin de manguera hidrulica
15. Conecte las mangueras ensambladas (3) desde el medidor de flujo 2
en la entrada de la herramienta (G).
Figura 49. Conexin de manguera hidrulica
16. Conecte las mangueras ensambladas (4) desde el medidor de flujo 2
hacia la herramienta (G).
Figura 50. Instalacin de manmetros
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17. Conecte los manmetros de presin (5) hacia la llave de presin por la
presin de lubricacin de la transmisin. Conecte el manmetro de presin
(6) hacia la llave de presin por la vlvula de alivio principal de latransmisin (presin de suministro principal), (6) presin de lubricacin de
transmisin.
18. Conecte el manmetro de presin (5) hacia la herramienta (G)
19. Conecte el manmetro de presin (6) hacia la herramienta (G)
Figura 51. Remocin de plato cobertor
20. Remueva el plato cobertor (7).
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Figura 52. Conexin de conector elctrico
21. Conecte la herramienta (I) hacia la transmisin.
Figura 53. Conexin de sensor elctrico
22. Conecte la Herramienta (I) hacia la ubicacin recomendada, como se
muestra.
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Figura 54. Proteccin de transmisin
23. Cubra la transmisin. Use un cobertor limpio conveniente.
3.2.2 Procedimiento de prueba
3.2.2.1 Prueba de solenoide:
1. Asegrese que el arns este propiamente conectado.
2. Grabe los valores en la Tabla IV.
3.2.2.2 Revisar el encendido:
1. Si se utiliza un aceite SAE 10W , la temperatura del aceite deber ser de
50 C (125 F). Si se utiliza aceite Mobil DTE11, la temperatura del aceite
deber ser de 34 C (95 F). Esta temperatura debe mantenerse durante la
prueba.
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2. Ajuste la entrada del flujo a 17.25 + 0.25 gpm.
3. Revisar la presin de suministro. La presin de suministro correcta es de
438.0 + 10.2 psi.
Figura 55. Vista del eje de rotacin
4. Encender el suministro de agua de enfriamiento. Con la transmisin en la
posicin de NEUTRAL, rote el eje de entrada en direccin contra a las
agujas del reloj. Ajuste la entrada de rotacin a 700 + 30 rpm.
5. Cambie la transmisin por todas la direcciones y por todos los rangos de
velocidad para eliminar el aire desde los controles de la transmisin.
6. Cambie la transmisin hasta que todos los embragues estn llenos
consistentes.
7. La presin de lubricacin deber estar entre 2.5 psi y 5.1 psi
para continuar.
8. Grabe los valores en la tabla III.
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3.2.2.3 Revisando fugas de los embragues:
1. Ajuste la entrada del flujo a 5 + 0.25 gpm.
2. Ajuste la entrada de rotacin a 2,130 + 30 rpm en la posicin NEUTRAL.
3. La presin del lubricante debe ser menor a 18 psi.
4. Chequear la presin de suministro. La presin de suministro correcta
deber ser de 470 + 30 psi.
5. Ajustar la entrada de rotacin a 700 + 30 rpm.
6. Cambie la transmisin hacia la velocidad 1.
7. Ajuste la entrada de rotacin a 2,100 + 30 rpm en la posicin NEUTRAL.
8. Grabe los datos de entrada y salida del flujo en la tabla IV.
9. La fugas son obtenidas mediante la sustraccin del flujo de salida desdeel flujo de entrada.
10. Ajuste la rotacin de entrada a 700 + 30 rpm.
11. La diferencia en fugas entre el segundo y tercer engrane no debera
exceder de 0.6 gpm.
12. La diferencia en fugas entre el primer engrane y todos los dems no
debera de exceder de 1.8 + .08 gpm.,
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3.2.2.4 Revisando el circuito de lubricacin:
1. Ajuste la entrada del flujo hasta que el flujo sea de 20 + 0.2 gpm.
2. Ajuste la rotacin de entrada a 700 + 30 rpm.
3. Cambie la velocidad de la transmisin hacia la velocidad de avance 2.
4. Ajuste la rotacin de entrada hacia 2,100 + 30 rpm.
5. La presin de lubricacin debe estar entre 1.3 psi del promedio para el
arreglo de esta transmisin.
6. Grabe los datos obtenidos en la tabla IV.
Ya instalada la transmisin en el banco de pruebas hidrulicas se procedi a
acoplarle todas las tomas rpidas para medir presiones, los acoples que
sirven para poderle suministrar aceite hidrulico, sensores de velocidad (rpm),
sensores de cambio de velocidades.
La transmisin se acoplo al eje de la torre de movimiento (simulador de
motor de combustin), para que este al momento de girar tambin hiciera girar
los componentes internos de la transmisin.
Se procedi a encender el Banco de Pruebas, liberando fluido hidrulicohacia el componente, aumentando gradualmente las revoluciones hasta alcanzar
la temperatura indicada por el manual de servicio del componente, al tener las
revoluciones y la temperatura indicadas se procedi a realizarse los cambios de
velocidad una por una para comprobar electrnicamente el funcionamiento de
cada una de las velocidades.
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3.2.2.5 Prueba de sensor de velocidad
La transmisin tiene cuatro sensores de velocidad que deben ser
probados. Hay dos sensores de velocidad intermedios y dos sensores de
velocidad de salida. Es muy importante identificar cada sensor de velocidad.
Pasos a seguir para probar los sensores de velocidad:
1. Ajustar el flujo de entrada a 17.25 + 0.25 gpm.
2. Ajustar la entrada de rotacin a 700 + 5 rpm.
3. Cambie a velocidad 1 la transmisin.
4. Conecte la herramienta (I) (ampermetro) hacia la herramienta (H).
5. Use la herramienta (I) para medir la seal del voltaje del sensor. Mida
cada sensor de velocidad.
6. Grabe los valores en la tabla IV.
7. El voltaje mnimo podra ser 2.8 Vrms por los cuatro sensores de
velocidad.
3.3 Ajustes
Al momento de tener colocada la transmisin en el banco de pruebashidrulicas y en el momento de la prueba se pudo observar que necesitaba
algunos ajustes, estos se dieron en lo siguiente:
Vlvula de Alivio: Ya que la presin que le llegaba no era la
suficientemente necesaria para poder abrir la vlvula.
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Sensor de Velocidad Neutral: Se procedi a detener la prueba y se
reviso detenidamente el sensor y se pudo constatar que el mismo estaba
defectuoso por lo que se procedi a cambiarlo, este sensor es el que se
encarga de enviar la seal hacia la vlvula que realiza el cambio de velocidad, ya
que segn nos dimos cuenta en la prueba este sensor no estaba desempeando
su trabajo.
Seguidamente, se procedi a realizar nuevamente la prueba y se pudo
observar que la transmisin trabajo de una manera ptima y eficiente, no hubo
necesidad de ms ajustes ni de paradas innecesarias.
3.4 Resultados
Los resultados que a continuacin se detallaran en la presente tabla, son
los tomados durante la prueba de la transmisin, y se pudo observar que los
mismos estn en el rango permisible de operacin segn el manual del
fabricante de la transmisin.
Tabla IV. Resultados reales de la prueba realizada (fluido vrs. velocidad)
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4 IMPLEMENTACIN DE FORMATOS
4.1 Formatos
Los formatos son cuadros donde en ellos se llevaran de una manera
segura, ordenada, y estadsticamente para el control de cada una de las
pruebas realizadas a cada componente reparado. Tambin se podr llevar un
control del estado fsico y mecnico del banco de pruebas hidrulicas
diariamente para que este se encuentre siempre en buenas condiciones y as
optimizar la vida til del mismo. Los formatos bsicos que son necesarios a
utilizar se describen a continuacin:
4.1.1 Revisiones del banco de pruebas hidrulicas
Estos formatos se dividen en dos; formato de inspeccin diaria y formato de
control de mantenimiento de fluidos y filtros. El primero se utiliza para realizar
el chequeo del estado fsico en el que se encuentra el banco de Pruebas
Hidrulicas diariamente, en cuanto a la limpieza del mismo y sus accesorios,
estado de manmetros, indicadores de luz, mangueras limpias en buen estado,
boquillas tapadas, etc., as como su entorno, que ste se encuentre libre de
componentes pequeos ajenos al banco de pruebas. Donde se califica el
estado del mismo, como excelente (), requiere inmediata atencin (x),
necesita mejorar y/o remplazarse (o), y cualquier observacin, ver formato I.
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Tabla V. Lista de chequeo, inspeccin diaria
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Tabla VI. Control de mantenimiento de fluidos y filtros
4.1.2 rdenes de trabajo
Este formato se utiliza al momento de que algn componente ingrese al
taller de reparaciones, donde se detalla las caractersticas del componente y las
pruebas a realizar.
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Tabla VII. Hoja de apertura de rdenes de trabajo
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