Proyecto Asignatura Hidraúlica

DESARROLLO DEL PROYECTO

1. Memoria.

1.1. Breve descripción del sistema. 

El trabajo consiste en la automatización de una prensa hidráulica, la cual esta dotada de un par de cilindros de posicionado – retención (marcas A) y de un cilindro de prensado (marca B). Adicionalmente se dispone de una mesa de translación activada por un cilindro lineal (marca C) y una pareja de expulsores (marca D).

El ciclo de movimientos corresponde a:

A + B+ B- A- C+ D+ D- C-

El sistema se pone en funcionamiento en primer lugar activando el pulsador denominado “presión” en el esquema eléctrico, que cierra la válvula 4/2 transformada conectada a la línea de venting de una válvula limitadora indirecta tarada a 100 Kg/cm2.

Una vez con presión el sistema se pone en marcha al activar un pulsador de arranque S, siempre que exista presencia de placa metálica (captada por inductivo I0), donde los cilindros posicionadores A, ejecutan movimiento de avance.

Para no dañar el material, la presión de amarre no deberá superar los 35 bar, limitados a través de una válvula reductora de presión tarada a 35 bar de presión.

El cilindro está controlado mediante un antirretorno pilotado para un blocaje total al actuar los mismos en disposición vertical. Los cilindros no tienen un sincronismo total entre los movimientos.

Asegurado el amarre (presión de 30 bar), los cilindros en su posición de avance, y activado a través de una válvula de secuencia tarada a la presión de 30 bar, se ejecuta el movimiento de prensado del cilindro B a velocidad rápida cuando trabaja en vacío hasta mitad de recorrido, donde la marca B1 activa la velocidad controlada cuando realiza la deformación, a través de un módulo rápido-lento. Alcanzada una presión de 100 bar (trabajo ejecutado), el cilindro B retorna a velocidad nominal.

Una vez retirado el cilindro B y los centradores a velocidad nominal y confirmada el retorno, se desplaza la mesa mediante el accionamiento C+ a velocidad controlada.

Una vez la mesa en su posición final, avanzan y retornan los expulsores (D+ y D-) y la mesa recupera posición mediante el accionamiento de C-.

Al tener que utilizar una bomba con un caudal elevado para los actuadores de trabajo de deformación, controlamos la velocidad de entrada de aceite en los cilindros D, ya que de lo contrario adquirirían una gran velocidad de salida y un gran impacto al final de su recorrido, aunque esto no pueda verse con claridad en el simulador y no sea requerido en el ejercicio.

Se propone una segunda versión para el prensado del cilindro B a 250 Kg/cm2 de presión (circuito neumático versión 2.ct). Para lograrlo se utiliza una válvula 4/3 con transformación conectada a la línea de venting de la válvula limitadora. En la posición central de la válvula 4/3, el sistema no tiene presión. En la posición de cruzadas el sistema está bajo presión conectado a una válvula limitadora directa a 100 kg/cm2. En la posición de paralelas, el sistema está bajo presión y la limitadora indirecta es la que está tarada a 250 Kg/cm2.

La selección de la presión a la que debe trabajar el cilindro B se realiza mediante un selector de presión indicado en el diagrama

1.2. Funcionamiento documentado (diagramas de fase).

El diagrama de fase del automatismo es el siguiente:

1.3. Esquema hidráulico.

El esquema hidráulico del automatismo es el siguiente:

La válvula limitadora indirecta no tiene conectada la línea de venting a la válvula 4/2, ya que el programa de simulación no permite dicha conexión, por lo que la simulación no corresponde con la realidad de funcionamiento pretendida.

Como opcional se buscaba el funcionamiento del cilindro de prensado a dos presiones diferentes, una a 100 kg/cm2 y otra a 250 Kg/cm2. El esquema hidráulico es el siguiente

La operativa de funcionamiento consiste en que el control de funcionamiento de la presión se realiza a través de una válvula 4/3 con centro PT/A/B que en su posición central, deja el circuito conectado a tanque por lo que no hay presión. En su posición de cruzadas nos da la presión de 100 Kg/cm2 controlada por la válvula limitadora directa, en la posición de paralelas la presión está controlada por la válvula limitadora indirecta tarada a 250 Kg/cm2.

2. Cálculos mecánicos de la aplicación.

Voy a incluir algunos ejemplos de los cálculos realizados en el proyecto:

Los datos de los cilindros necesarios son:

Cilindros de sujeción (Unidades A)

Carrera a desarrollar: 300 mm.

Esfuerzo máximo de sujeción: 1500 Kgf.

Velocidad máxima: 0,20 m/s

Cálculo del cilindro y caudales necesarios:

Teniendo en cuenta una pérdida por rozamiento de 10% y una factor de carga del 70% tendremos que:

Área del pistón necesaria:

DIÁMETRO COMERCIAL ADECUADO 100 MM

Caudal para cada cilindro:

Si elegimos un cilindro del fabricante Rexroth para trabajos a presiones nominales de 70 bar, ya que vamos a trabajar a 35 bares máximo en cada cilindro, tendremos que:

Para comprobar la carrera máxima que puede realizar el cilindro y la longitud máxima de pandeo vamos a las tablas del fabricante.

Vemos que la carrera admisible para el diámetro seleccionado es muy superior a la que va a realizar nuestro cilindro. 300 mm frente a 2000 admisibles.

Para el cálculo del pandeo del cilindro usamos las indicaciones del fabricante:

Carga de Pandeo K = 

Carga de servicio Máxima = 

Como se ve la fuerza que deberá soportar el cilindro para que se produzca pandeo es muy superior a los 150 kN que va a ejecutar el cilindro A.

Calculo de Bomba hidráulica necesaria

Según lo cálculos efectuados para los cilindros debemos tener una bomba que sea capaz de dar el caudal necesario para cada una de las aplicaciones. Dado que tenemos 4 cilindros diferentes con aplicaciones diferentes que requieren un caudal diferente en cada caso, vamos a optar por una bomba que nos suministre el caudal máximo de las aplicaciones. El resto de aplicaciones optaremos por la regulación de velocidad para cumplir o indicado.

Relación de caudales necesarios.

El máximo será el del cilindro C.

Seleccionamos una bomba del tipo pistones axiales a caudal constante

Elegimos una bomba de tamaño TN180, que trabaja a 1450 rpm y nos da un caudal teórico de 261 l/min, suficientes para la aplicación del cilindro C de mayor consumo.

La potencia de motor a acoplar para el caso de una presión máxima de 100 kg/cm2 será de:

Potencia (CV)

La potencia de motor a acoplar para el caso de una presión máxima de 250 kg/cm2 será de:

Potencia (CV)

Calculo de Válvulas direccionales.

Tomaremos como ejemplo el cálculo de una de ellas.

Válvula direccional para Cilindro A.

En cada cilindro A tenemos un caudal de 94,2 l/min por lo que para la aplicación necesitaremos el doble, ya que el caudal se dividirá entre los dos cilindros.

 Por lo tanto por la válvula direccional que gobierna el cilindro A debe pasar 188,4 l/min.

 Para ello vamos a usar una válvula direccional 4/3 precomandada con centro P/ABT.

En primer lugar vamos a ver si soporta la presión de trabajo.

La presión máxima es 260 kg/cm2

Vamos a comprobar ahora las características de pérdida de carga de la válvula elegida. En primer lugar comprobamos el tipo de corredera según el fabricante.

Es tipo J.

Una vez elegido comprobamos la pérdida de carga según las tablas:

Para una válvula de tamaño TN6, la válvula no admite el caudal necesario, por ello debemos recurrir a una válvula TN10, y su pérdida de carga es de 2 Kg/cm2 para el caudal requerido. Por lo cual elegimos el tamaño TN10.

4. Planos.

5. Anexos.

Esquema de bobinas opción 1

Esquema de bobinas opción 2

3 thoughts on “Proyecto Asignatura Hidraúlica

  1. HOLA,HE VISTO TU BLOG,MUY INTERESANTE YO ESTOY HACIENDO UN TRABAJO SOBRE EL TEMA Y ME GUSTARIA QUE ME DIJERAS SI NO TIENES INCONVENIENTE DONDE PUEDO VER CLARAMENTE LOS ESQUEMAS QUE PRESENTAS Y COMO HAS OBTENIDO LAS IMAGENES DE SECUENCIAS.GRACIAS

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