movimientos combinados de un cilindro oleohidrÁulico

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Aplicación práctica a un cilindro de movimientos simples

-SALIDA RÁPIDA [ SR ]

-SALIDA NORMAL [ SN ]

-PARADA TEMPORAL [ PT ]

-ENTRADA CON ACUMULADOR [ E A ]

-ENTRADA NORMAL [ EN ]

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Enunciado general del caso

El cilindro diferencial [A] debe realizar ciclos completos bajo control manual de dos pulsadores: (S) para iniciar el movimiento de Salida y (R) el de Retroceso, con un captador de posición FC1 para detectar el inicio de salida y otro FC2 para detectar el final del movimiento de salida.

Dejará la Salida Rápida y comenzará una Salida Normal al topar con cilindro buzo [B] (en posición avanzada) y arrastrarlo realizando un apriete entre bloques que mantendrá tras la Salida, durante el periodo de Parada Temporal PT.

Pasado un tiempo en la posición de la PT con el apriete mantenido por un acumulador, un temporizador dará la orden de Retroceso. Aunque, en cualquier momento, el operario podrá dar la orden de Retroceso mediante el pulsador (R)

Los bloques van guiados y la conexión cilindro/bloque es articulada, estando los cilindros totalmente anclados.

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Enunciado general del caso

La carga durante la Salida Rápida es:LSR= 20.000 N

La carga de apriete entre los bloques es: LPT= 120.000 N

La carga durante el movimiento de Entrada Normal es:LE= 20.000 N

La carrera durante la Salida Rápida es de 700 mm.

Siendo también 700 mm. el arrastre del cilindro [B] mediante la Salida Normal.

La carrera total del cilindro es de 1500 mm. quedando aún 50 mm. por cada extremo.

Nota: La carga durante la Entrada con Acumulador llega a ser negativa para el cilindro [A] al arrastrarlo el [B].

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Movimiento de Salida Rápida

Al excitar la bobina Y1 se establece un circuito regenerativo en el cilindro [A]

Provocando una Salida Rápida al actuar el caudal de la bomba únicamente sobre la sección del vástago [SVA]y el regenerativo sobre el resto de la sección [S0A]

Y1

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Movimiento de Salida Normal

Al topar el cilindro [A] con el cilindro [B] sube la presión como consecuencia de la subida de la carga y se pilota la válvula de descarga VD que se abre a tanque.

Con lo que se deshace el circuito regenerativo, la salida se hace normal y trabaja ya el caudal de la bomba sobre toda la sección [S0A]

Desde que el cilindro [A] topa con el cilindro B, éste, en su entrada, está cargando el acumulador que luego se descargará en la primera parte de la entrada o Entrada con Acumulador.

Y1

VDAntes de topar con FC2 entra en funcionamiento la amortiguación del cilindro [A] provocando una corta apertura de la válvula de seguridad VS que precarga la cámara llena del mismo [S0A].

VS

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Movimiento de Espera tras la Salida

Al desexcitarse la bobina Y1 queda todo en descarga con la cámara llena del cilindro precargada de presión y retenida por la válvula de frenado VF que ejerce su bloqueo, mientras el acumulador mantiene la fuerza de apriete entre los bloques durante el periodo de tiempo que controla el temporizador T0(TON) del tipo de retardo a la conexión, y, al cabo del tiempo programado, se activa el bit asociado T0(Q).

Aconteciendo entonces la excitación de la bobina Y2

Y1

VF

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Movimiento de Entrada con Acumulador del cilindro B

Al excitarse la bobina Y2 el bloqueo de la válvula VF se abre y comienza a trabajar como válvula de frenado para que en su pilotaje haya siempre una mínima presión de pilotaje a pesar de la expansión del acumulador que empuja a través del cilindro [B] como esfuerzo negativo del cilindro [A], manteniendo el cierre contra la cámara llena del cilindro [A] [S0A] que está sometida a la presión resistente pertinente. Lográndose asi mantener el mínimo empuje desde la bomba en la cámara anular, siendo por tanto la velocidad de entrada, en estos momentos, la establecida por el caudal de la bomba sobre dicha sección anular [S1A].

Y2

VF

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Movimiento de Entrada Normal

El cilindro [B] queda detenido al llegar a su final, originándose la apertura de los bloques, hasta su total apertura al al accionarse el final de carrera FC1.

La válvula de frenado VF ya no frena tanto como tal, al subir la presión en la cámara [S1A] y con ello su pilotaje.

La velocidad de entrada sigue siendo la misma: la establecida por el caudal de la bomba sobre dicha sección anular [S1A].

Y2

VF

Al entrar en funcionamiento la amortiguación del cilindro [A] al entrar: o bien se abre la válvula de descarga VD, o se desvía caudal hacia el acumulador o ambas cosas hasta que se active el presostato PS1 y esté accionado también el final de carrera FC1, momento en que se desactiva Y2 y se da por terminado el ciclo.

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Ecuaciones lógicas básicas del funcionamiento

(Q)

0IN)-(TON

(TON)

(Q)0(R)

20(S)

(Q)1(R)

1211(S)

11012

011

T0

salida debit al asociado

KT0

conexión la a Retardo

ORTEMPORIZAD

RT0K

FCK

RT0K

PS FCFCRS K

MEMORIAS

)PS FC(KK Y

KK Y

BOBINAS

=

+==

+=⋅⋅⋅=

+⋅⋅=

⋅=

⋅

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Dimensionado del cilindro

INTEGRACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE UN CILINDRO

Usando «el libro de excel» que podrán descargar en este enlace:

Yendo a su Hoja de Cálculo: DIMENSIONES

Se introducen en ella las condiciones de funcionamiento del cilindro [A].

Lo cual da como resultado:

https://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/787336054621897/

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Dimensionado del cilindro - Dimensiones

Introducidos los datos en las celdas amarillas

Nos da como resultado estas dimensiones del cilindro, en donde se buscó a posta la ϕ = 1,96 como la más cercana a 2. Para ello utilizamos la introducción de valores de presión máxima estimada y/o de valores del coeficiente de seguridad del vástago.

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Rendimientos mecánicos

La Hoja nos propone unos rendimientos en las celdas verdes que debemos introducir en las celdas amarillas, salvo de que dispongamos de los rendimientos mecánicos concretos del cilindro.

El resultado es que obtendremos la presión de las fuerzas de rozamiento de las juntas que, sumada a la presión de la carga, nos dará como resultado una presión aproximada a falta de añadirle la presión de la contrapresión y las pérdidas de carga.

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Rendimientos mecánicos

Introducidos los rendimientos que nos aconsejan

Rendimientos aconsejados

Obtenemos las presiones aproximadas

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]

Con los rendimientos mecánicos introducidos,así como con las secciones calculadas, determinamos la presión de la carga y la presión del rozamiento de las juntas del cilindro, para obtener, sumándolas, la presión aproximada, de la que a su vez depende el rendimiento mecánico que se aconseja.

De esta forma ya hemos avanzado un nuevo paso.

Rendimientos mecánicos

96 18 78 P

246 7 239 P

98 17 81 P

P P P

ENTRADA APROXIMADA

NORMALSALIDA APROXIMADA

RÁPIDASALIDA APROXIMADA

ROZAMIENTOCARGALA DE APROXIMADA

=+==+=

=+=+=

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Bomba impulsora

minutopor esRevolucion n

revoluciónpor Volumen V1000

nV Q

0

0BOMBA

==

⋅=

El caudal de una bomba depende de su cilindrada o tamaño nominal y del numero de revoluciones por minuto del motor

Pierde, por tanto, un caudal de fuga qf que emplea en lubricar sus mecanismos reduciendo sus rozamientos mecánicos.

Toda bomba tiene un Rendimiento volumétrico y un Rendimiento mecánico.

bvut

ovolumétric

QR Q

R

⋅=m

bm

mecánico

R

W W

R

=


1 - Se introducen las velocidades deseadas

2 - Se indica la cilindrada necesaria


Consultado un catálogo de bombas encontramos una de engranajes con dentado externo de una cilindrada de 23,4 con un rendimiento volumétrico de 0.94 y un rendimiento mecánico de 0,92

Introducimos los datos en la hoja de cálculo:BOMBA IMPULSORA

Y obtenemos los resultados de las velocidades de los movimientos de salida:


3 - Se introducen los datos de la bomba escogida por catálogo incluidos los rendimientos mecánico y volumétrico o se estiman

4 - Se calculan las velocidades de salida establecidas por la bomba

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Velocidades y tiempos

Pasamos entonces a una una nueva hoja de cálculo denominada:

VELOCIDADES & TIEMPOS.

E introducimos los tiempos de espera:

Que en este caso son de un tiempo de espera tras la Salida Normal de = 30 s.

Y un tiempo de espera al terminar el ciclo tras la entrada de = 120 s. (aproximadamente)

Ya que los otros tiempos del ciclo, así como sus velocidades y los caudales que generan de retorno, nos son calculados por la Hoja:

v

tramo t

S 6

Q v

=

⋅=

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Velocidades & Tiempos

Obtenemos las velocidades y los tiempos de cada movimiento del ciclo

Introducimos los tiempos de espera tras los movimientos del cilindro

Y el tiempo total de ciclo


Vamos entonces a la Hoja de Cálculo:

DIÁMETROS TUBERÍAS

Donde introducimos los valores de la densidad y la viscosidad del aceite que vamos a utilizar.

En nuestro caso un Ester-fosfato que, a 50ºC tiene:

δ = 1,1 Kgr/dm3 y ν = 0,38 st.

Introducimos a continuación las velocidades de circulación por tubería, siendo las aconsejadas:

-Aspiración = 0,5 m/s

-Drenajes = 1 m/s

-Retorno = 2 m/s

-Utilización 0 = 4 m/s

-Utilización 1 = 6 m/s

-Impulsión = 8 m/s

En este orden siempre creciente hacia tanque.

TuberíasDiámetros de tuberías


Velocidades deseadas, que deberán ser crecientes de retorno a impulsión

Se introducen los datos del aceite Coeficiente de seguridad para el espesor

Diámetros de tuberías


Diametros tuberías y dimensiones según tubos de

acero sin soldadura

Las tuberías de ASPIRACIÓN y

RETORNO A TANQUE pueden ser, dada su baja presión, de tubo de nylon

(poliamida)En caso de problemas, como es obvio, se irá a una mayor

resistencia cambiando a hierro galvanizado o acero.

Diámetros de tuberías

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Tramos de tubería

UTILIZACIÓN ( 0 )

IMPULSIÓN

UTILIZACIÓN ( 1 )

RETORNO A TANQUE

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Tránsitos en el distribuidor

A

P

B

T

DISTRIBUCIÓN


Se introducen los datos de las longitudes de los tramos

Los codos, las curvas y el racordaje en general se incluyen como longitud equivalente.

Como en este caso tenemos SALIDA RÁPIDA, y por tanto sistema regenerativo,.seguimos las flechas y estimamos el tramo regenerativo


Se introducen los datos de las longitudes de los tramos del regenerativo

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Perdidas de carga

Se selecciona un electro distribuidor según sus límites de potencia teniendo en cuenta el máximo caudal que va a pasar por él.

En nuestro caso: 66,44 l/m

Por eso escogemos un TN 10, pues de otro modo tendríamos problemas con los límites de potencia de conmutación.

Este sobredimensionado necesario, nos dará como resultado unas mínimas perdidas de carga.

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Perdidas de carga

Se introducen los datos de las perdidas de carga del distribuidor según las curva del fabricante en los tránsitos

Se calcula el % de las perdidas de TUBERIAS y % de las perdidas

de DISTRIBUIDOR.

La suma de ambos porcentajes es el PORCENTAJE

TOTAL y debe estar entre

el 5% y el 10% para ser aceptable.

Por debajo del 5% es excelente

Pero si es ligeramente superior al 10% tan sólo es

tolerable

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]TuberíasPresiones de los movimientos

Ahora ya estamos en disposición de poder calcular las presiones de los movimientos del ciclo de este cilindro.

Para ello vamos a la hoja de

PRESIONES & MOVIMIENTOS

Y en ella ya se calculan todas las presiones. En:

- Salida Rápida

- Salida Normal

- Espera

-Entrada con Acumulador

-Entrada Normal

- Fin de ciclo y Reposo

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]TuberíasPresiones de los movimientos

Presiones determinadas como la suma de:Presión de la carga + Presión del rozamiento + Perdidas de carga

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Potencias y rendimiento total

PRESIÓN MANOMÉTRICA MEDIA

RENDIMIENTO DEL SISTEMA

POTENCIA DE NECESIDADES MEDIA

POTENCIA PERDIDA VOLUMÉTRICAMENTEPOTENCIA PERDIDA

MECÁNICAMENTE

POTENCIA MOTRIZ MEDIA

Nos queda, por último, hacer un análisis del comportamiento del sistema y determinar su rendimiento global

Integración de Movimientos de un Cil indro diferencial [ SR, SN, PT, y E ]Potencias y rendimiento total

Determinando el rendimiento total, tras desglosarlo en la forma de rendimiento volumétrico y rendimiento mecánico, este último consecuencia del cilindro y de la bomba.


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