SALIDA NORMAL DE UN CILINDRO OLEOHIDRÁULICO

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Aplicación práctica a un cilindro de movimientos simples

Con:

- SALIDA NORMAL [ SN ]

- ENTRADA [ E ]

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Enunciado del caso:Un cilindro diferencial debe realizar una fuerza de 100000 N durante todo su movimiento de salida normal del vástago. En el movimiento de entrada la carga externa es de 20000 N. El cilindro está con fijaciones articuladas y la carga va guiada por rail. El accionamiento del cilindro lo realiza el circuito oleohidráulico que se adjunta.- La carrera del cilindro es de 1800 mm.- Se tiene estimado que, aproximadamente, dicha salida sea ejecutada en unos 12 segundos.

Por tanto tenemos que la velocidad y potencia requeridas con la máxima carga son, aproximadamente:

Kw 15 1000

m/s 0,15 N 100000

1000

v F Wn W

m/s 0,15 seg 12

m 1,8

seg 12

mm 1800

tiempo

carrera v

snecesidade

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Dimensionado del cilindro

INTEGRACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE UN CILINDRO

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

Y luego yendo a su Hoja de Cálculo: DIMENSIONES

Se introducen en ella las condiciones de funcionamiento del cilindro: carga = 100000 N. ; carrera = 1800 mm. ; fijaciones articuladas tanto en la parte anterior del cilindro como en la del vástago con la carga; carga guiada; trabajo horizontal; presión aproximada de 200 bars; con coeficientes de seguridad de partida tanto del tubo como del vástago de 2,5, pudiendo subirlos. Si es necesario, subiremos el coeficiente de seguridad del vástago y variaremos la presión estimada para seleccionar la del cilindro que deseemos instalar.

Esto nos dará como resultado lo siguiente:


Introducidos los datos en las celdas amarillas

Ajustados los coeficientes de seguridad


Para modificar la modifíquese la presión de trabajo

O el coeficiente de seguridad del vástago


El resultado de las dimensiones del cilindro es:

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]

Con las dimensiones del cilindro pasamos a la siguiente Hoja de Cálculo de:

RENDIMIENTOS MEC.

Donde ya completamos los cálculos de las secciones del cilindro y nos proponen los rendimientos mecánicos a introducir.

2

21

20

vt

cm 31,17 Sv

2,63

cm 19,09 S cm 50,27 S

mm. 63 d mm. 80 D

Dimensionado del cilindro

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Rendimientos mecánicos

Introducidos los rendimientos que nos aconsejan

Rendimientos aconsejados

Obtenemos las presiones aproximadas


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. Luego obtendremos al sumarlas 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

136 31 105 P

207 8 199 P

P P P

ENTRADA APROXIMADA

NORMALSALIDA APROXIMADA

ROZAMIENTOCARGALA DE APROXIMADA

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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


/rev.cm 31,2 V

rpm 1450 n1000

nV l/m 24,45

l/m 24,4515,027,506 Q

vS6 Q

30

0

BOMBA

NORMALSALIDA 0BOMBA

Por tanto, teniendo en cuenta que necesitamos una velocidad en la salida normal de 0,15 m/s (como dato de partida) y puesto que disponemos de un cilindro de S0= 50,27 cm2

Resulta que:


Consultado un catálogo de bombas encontramos una de engranajes con dentado externo de una cilindrada de 32,6 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 el resultado de:


Se introducen las velocidades deseadas

Se indica la cilindrada necesaria Se introducen los datos de la bomba escogida por catálogo

Se indican las velocidades establecidas por la bomba

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Velocidades y tiempos

Pasamos entonces a una una nueva hoja de cálculo denominada:

VELOCIDADES & TIEMPOS.

E introducimos los tiempos de espera:

Tiempo de espera tras la Salida Normal = 6 s

Tiempo de espera tras la Entrada = 30 s

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

v

tramo t

S 6

Q v

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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


Deducimos entonces los caudales que circularán por cada tramo de tubería, generados por la bomba directamente o por el cilindro como retorno a tanque una vez que es conocido el caudal de utilización Qut del sistema:

Qut =44,43 l/m

l/m 98,11663,2 4,434 Q Q

vástagode entrada laen sale que caudal Q

l/m 44,43 Q

vástagode entrada laen entra que caudal Q

l/m 88,1663,2

43,44

Q Q

vástagode salida laen sale que caudal Q

l/m 44,43 Q

vástagode salida laen entra que caudal Q

eese

se

ee

es

esss

ss

es

es

TuberíasDiámetros de tuberías


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:

= 1,17 Kgr/dm3 y = 0,41 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

Podrá aparecer una advertencia de régimen estocástico, en cuyo caso se modifica la velocidad hasta que desaparezca la advertencia, pero siempre conservando el sentido creciente y la configuración de trompeta.

Diámetros de tuberías


Diametros de las tuberías y sus 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)

Se ha modificado la velocidad y ha desaparecido la advertencia.

Diámetros de tuberías

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Tramos de tubería

UTILIZACIÓN ( 0 )

IMPULSIÓN

UTILIZACIÓN ( 1 )

RETORNO A TANQUE


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.

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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: 116,98 l/m

Por eso escogemos un TN 10 para el distribuidor principal, pues de otro modo tendríamos problemas con los límites de potencia de conmutación durante el movimiento de entrada del vástago

Y también usamos el mismo TN 10 para el de descarga, para no tener excesivas perdidas de carga durante los tiempos de espera.

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Perdidas de carga

Se introducen los datos de las perdidas de carga de los distribuidores según las curvas de los fabricantes

Se calcula el % de las perdidas de

TUBERIAS y % de las perdidas de

DISTRIBUIDOR.

La suma de ambos porcentajes que es el

PORCENTAJE TOTAL

Debe estar entre el 5% y el 10%

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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.

La presión del movimiento de Salida Normal:

211 bars

La presión del movimiento de Entrada

164 bars

La presión en los tiempos de espera

3 bars.

Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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 Cilindro diferencial [ SN 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


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


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

Rendimiento volumétrico.

Rendimiento mecánico.


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