salida normal de un cilindro oleohidrÁulico
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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:
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Dimensionado del cilindro
Introducidos los datos en las celdas amarillas
Ajustados los coeficientes de seguridad
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Dimensionado del cilindro
Para modificar la modifíquese la presión de trabajo
O el coeficiente de seguridad del vástago
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Dimensionado del cilindro
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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. 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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Bomba impulsora
/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:
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Bomba impulsora
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:
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Bomba impulsora
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Tramos de tubería
A
P
B
T
DISTRIBUCIÓN
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]Tramos de tubería
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
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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.
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN 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.
Rendimiento volumétrico.
Rendimiento mecánico.
Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SN y E ]
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