Trabajo Iii Fase.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

Oleohidráulica y Neumática II

DISEÑO DEL SISTEMA DE ACCIONAMIENTO DE UN CILINDRO PARA UNA PRENSA HIDRAULICA Llerena Quenaya Gabriel Alonso Mango Rodríguez Alejandro Orlando

Arequipa- Perú 2018

SOLUCION DE PROBLEMA PROPUESTO

Se trata del diseño de un circuito para el accionamiento vertical de una prensa hidráulica. En una primera etapa se necesitan los datos correspondientes a esfuerzos, velocidades y algunos componentes, para ellos se requiere que se cumpla con las siguientes condiciones.

a) Se tiene que desarrollar una fuerza de 15600 kg en el prensado en 20 s. b) Se mantiene la pieza prensada durante 30 s. c) Retrocede en 10 s hasta alcanzar su posición inicial. Para realizar este movimiento debe vencer una fuerza de 6350 kg. d) Finalmente, la prensa se mantiene en el reposo durante 18 s, es muy importante que se mantenga en esta posición, ya que, si bajase por propio peso, podría lastimar al operario. e) La longitud total de recorrido es 160 cm. f) El cilindro que se ha de utilizar tiene una carrera en 10 % mayor al recorrido necesario y un diámetro de 130 mm y 80 mm de diámetro de vástago. g) Se dispone de energía eléctrica suficiente para el accionamiento y la temporización.

Conociendo los datos del actuador se procedió a calcular los caudales y presiones en la salida y retorno del vástago, así como también el recorrido neto que este tendrá. 1. Recorrido del actuador 160 𝑐𝑚 − − − − − − 100% 𝑋 𝑐𝑚 − − − − − − − 90% 𝑋=

90 𝑥 160 100

𝑋 = 144 𝑐𝑚

2. Caudal y presión en la salida del vástago:  Caudal: 𝑄=

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 Á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝜋 𝑥 (0.13 𝑚)2 𝜋 𝑥 𝐷2 𝑥 1.44 𝑚 𝑥 1.44 𝑚 4 𝑄= 4 = 20 𝑠 20 𝑠 𝑄 = 0.0009557

𝑚3 𝑙 = 57.34 𝑠 𝑚𝑖𝑛

 Presión: 𝑃=

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 Á𝑟𝑒𝑎

=

15600 𝑘𝑔 − 𝑓 15600 𝑘𝑔 − 𝑓 = 𝜋 𝑥 𝐷2 𝜋 𝑥 (0.13 𝑚)2 4 4

𝑃 = 1175295.29

𝑘𝑔 − 𝑓 = 115.90 𝑏𝑎𝑟 𝑚2

3. Caudal y presión en la salida del vástago:  Caudal: 𝑄=

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 Á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝜋 𝑥 (𝐷 2 − 𝑑2 ) 𝜋 𝑥 (0.13 𝑚2 − 0.08 𝑚2 ) 𝑥 1.44 𝑚 𝑥 1.44 𝑚 4 4 𝑄= = 10 𝑠 10 𝑠 𝑄 = 0.0011875

𝑚3 𝑙 = 71.25 𝑠 𝑚𝑖𝑛

 Presión: 𝑃=

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 Á𝑟𝑒𝑎

=

6350 𝑘𝑔 − 𝑓 6350 𝑘𝑔 − 𝑓 = 𝜋 𝑥 (𝐷 2 − 𝑑2 ) 𝜋 𝑥 (0.13 𝑚2 − 0.08 𝑚2 ) 4 4

𝑃 = 770004.97

𝑘𝑔 − 𝑓 = 75.51 𝑏𝑎𝑟 𝑚2

El sistema debe cumplir con las siguientes pautas:

Fuerza Tiempo Avance del vástago Recorrido Caudal Presión Fuerza Tiempo Retroceso del vástago Recorrido Caudal Presión

15600 kg-f 20 s 144 cm 57.34 l/min 115.90 bar 6350 kg-f 10 s 144 cm 71.25 l/min 75.51 bar

En el circuito de fuerza se hizo uso de una electroválvula 4/2 vías con muelle de reposición para el control del actuador, además para el control de la velocidad se hizo uso de las ya conocidas regulación primaria y secundaria.

 Circuito de potencia 1B1 1B2

B

40%

80%

B

A A

A

B

P

T

1M1

P

T

Ts

Para cumplir con las especificaciones del problema se hizo uso de detectores de posición inicial y final para asegurar la posición del actuador; además se contó con el uso de dos relés temporizadores que permitirán la posibilidad de detener por el tiempo deseado la posición del actuador.

 Circuito de Control

1

+24V

2

1 K4

3

5

3

3

K1 2

6

K2

7

3

3

K1

4

4

K3 4

4

3 S1 4

1B1

1B2 1 K3 2 A1

A1 K2

K1 A2

30

A1 K3

A1 1M1

A2

K4

18

A2

A2

0V

2 6

5

2

7

1