Máquinas de estirado con cálculos diferentes

INDICE
0. INTRODUCCION
1. DESCRIPCION DEL SISTEMA
• CARACTERISTICAS.
•
−DIBUJO ESQUEMATICO DEL SISTEMA.
−DIBUJO DEL CIRCUITO DETALLADO.
2−CÁLCULOS.
3−ANEXOS.
0. INTRODUCCION
¿QUE SON LA OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA?
La oleohidráulica y la neumática son sistemas de transmisión de energía a través de un fluido
(aceite−oleohidráulica y aire−neumática).
Existen diversos sistemas de transmisión de energía para generar y controlar un movimiento:
Mecánico: engranájes, palancas, transmisiones por correas, etc. Eléctrico: motores, alternadores,
transformadores, conmutadores, etc.
Oleohidráulico: bombas, motores, cilindros, válvulas, etc. Neumático: compresores, actuadores lineales y
rotativos, válvulas, etc.
Los sistemas de transmisión de energía oleohidráulicos y neumáticos proporcionan la energía necesaria para
controlar una amplia gama de maquinaria y equipamiento industrial. Los sistemas oleohidráulicos funcionan
con aceite a presión y los sistemas néumáticos lo hacen con aire comprimido.
LOS BENEFICIOS DE LA OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA
Los sistemas de transmisión de energía oleohidráulicos y neumáticos son unagarantía de seguridad, calidad y
fiabilidad a la vez que reducen costes.
La Seguridad es de vital importancia en la navegación aérea y espacial, en la producción y funcionamiento de
vehículos, en la minería y en la fabricación de productos frágiles. Por ejemplo, los sistemas oleohidráulicos y
neumáticos se utilizan para asistir la dirección y el frenado de coches, camiones y autobuses. Los sistemas de
control oleohidráulico y el tren de aterrizaje son los responsables de la seguridad en el despegue, aterrizaje y
vuelo de aviones y naves espaciales. Los rápidos avances realizados por la minería y construcción de túneles
son el resultado de la aplicación de modernos sistemas oleohidráulicos y neumáticos.
La Fiabilidad y la Precisión son necesarias en una amplia gama de aplicaciones industriales en las que los
usuarios exigen cada vez más una mayor calidad. Los sistemas oleohidráulicos y neumáticos utilizados en la
manipulación,
1
sistemas de fijación y robots de soldadura aseguran un rendimiento y una productividad elevados, por
ejemplo, en la fabricación de automóviles.
En relación con la industria del plástico, la combinación de la oleohidráulica, la neumática y la electrónica
hacen posible que la producción esté completamente automatizada, ofreciendo un nivel de calidad constante
con un elevado grado de precisión.
Los sistemas neumáticos juegan un papel clave en aquellos procesos en los que la higiene y la precisión son
de suma importancia, como es el caso, por ejemplo, de las instalaciones de la industria farmacéutica.
La Reducción en el Coste es un factor vital a la hora de asegurar la competitividad de un país industrial.
La tecnología moderna debe ser rentable y la respuesta se encuentra en los sistemas oleohidráulicos y
neumáticos. Entre otros ejemplos, cabe citar el uso generalizado de estos sistemas en la industria de carretillas
elevadoras controladas hidráulicamente, las máquinas herramientas de alta tecnología, así como los equipos
de fabricación pará procesos de producción automatizada, las modernas excavadoras, las máquinas de
construcción y obras públicas y la maquinaria agrícola.
Con respecto a la manipulación de materiales y para citar unos ejemplos, los sistemas oleohidráulicos
permiten que una sola persona pueda trasladar, fácil y rápidamente, grandes cantidades de arena o de carbón.
¿COMO ESTA CONFIGURADO UN SISTEMA OLEOHIDRÁULICO Y NEUMÁTICO?
Prácticamente en todas aquellas aplicaciones que requieran poner algo en movimiento, se hace necesaria la
participación de las tecnologías oleohidráulica y neumática. Las aplicaciones abarcan desde la simple
automatización hasta los sistemas altamente especializados controlados por ordenadores.
Mediante la combinación de diversos componentes junto con la electrónica, pueden obtenerse soluciones
técnicas adecuadas y rentables, a problemas de todo tipo.
Un típico sistema de transmisión de energía a través de un fluido puede incluir los siguientes componentes.
− una bomba o un compresor de aire para transformar la energía mecánica en un aumento del estado
energético del fluido;
− un actuador lineal o rotativo (cilindro o motor), para convertir la energía que transporta el fluido en una
energía', mecánica (lineal o rotativa);
− un conjunto de válvulas, para la modulación de la energía '', transportada por el fluido;
− filtros y reguladores para el acondicionamiento del fluido; − tubos y racores para la conducción del fluido;
− juntas y retenes para asegurar (a estanqueidad;
− acumuladores y depósitos para el almacenamiento del fluido;
− instrumentos, tales como reguladores de presión, cuadalímetros, transductores para controlar su
funcionamiento.
APLICACIONES DE LA TECNOLOGIA OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA
En la actualidad, las aplicaciones de la oleohidráulica y la neumática son extremadamente variadas:
2
Aplicaciones Móviles
La utilización de la energía del aire y del aceite se aplica para transportar excavar levantar materiales,
controlar e impulsar vehículos móviles tales como:
− Tractores.
− Palas excavadoras.
− Máquinas explanadoras.
− Frenos y suspensiones de camiones. −Volquetes y remolques para vehículos.
−Vehículos para el mantenimiento de las carreteras. − Carretillas elevadoras, excavadoras y grúas.
Aplicaciones Industriales
La utilización de la energía de los fluidos se aplica para controlar e impulsar una amplia variedad de
maquinaria industrial como:
− Maquinaria para la industria plástica. − Máquinas herramientas.
− Maquinaria para la elaboración de alimentos. − Equipamiento para la robótica y manipulación
automatizada.
− Equipo para el montaje.
− Maquinaria para el montaje. − Maquinaria para la minería. − Industria siderúrgica.
Otras aplicaciones
− Automoción: Suspensiones, frenos, dirección.
− Aeroespacial:Timones, alerones, servicio de reparaciones y mantenimiento aeronáutico, simuladores de
vuelo.
− Marina: Mecanismos de transmisión y aparatos de mando de los buques.
− Petróleo: Equipamiento para las plätaformas de perforación submarinas e inspección subacuática. −
Ingeniería civil: Presas y puentes.
−Teatro y ocio: Controles escénicos, parques de atracciones y espacios e instalaciones dedicadas al ocio. −
Medicina: Camas de hospital y mesas de operaciones.
1. DESCRIPCION DEL SISTEMA
Máquinas de estirado.
Muchas piezas y planchas no ferrosas, laminadas o embutidas, a veces sufren un tratamiento de estirado que
las lleva más allá del límite de elasticidad. De esta forma el material queda enderezado, mejorando sus
propiedades físicas. Las máquinas de estirado se fabrican en una gran variedad de tipos y tamaños y son
capaces de tratar toda clase de formas y tamaños de piezas laminadas o embutidas.
3
− CARACTERISTICAS.
El circuito que se muestra en la figura corresponde a una máquina con dos pistónes de trabajo de 20 cm2 de
diámetro y dos pistónes desujecion de 8cm2 de diámetro.
Elementos que constituyen esta maquina:
4 cilindros de doble efecto:
1 Tanque
1 Grupo bomba (caudal constante)
2 Valvula 4/3 de accionamiento electrico centrada, presion y tanque cerrado.
2 Conexión electrica 24 voltios
2 Conexión electrica 0 voltios
16 interruptor normalmente abierto accionado por relé
2 Pulsadores normalmente abierto
10 Relé o bobina de las valvulas del circuito
1 Interruptar normalmente abierto
5 Interruptores normalmente cerrado accionado por rele
1 Valvula antiretorno
4
−DIBUJO DEL CIRCUITO DETALLADO.
El funcionamiento de la maquina es muy simple, antes de empezar realizamos un reseteo de la maquina
(botón RESET),una vez realizado ,comenzamos colocando la placa, en la posición requerida, para a
5
continuación poner en marcha la maquina (botón MARCHA). en primer lugar actuaran dos cilindros sobre la
chapa y cuya función es la de sujeción, una vez que dichos cilindros han realizado su carrera, entran en
funcionamiento dos cilindros ,los cuales se en cargan del estirado del material ,una vez terminado ,vuelven a
su posición inicial los cilindros de sujecion, para a continuación, los cilindros de trabajo también se retiren
Si el material se rompe, basta con presionar la parada de emergencia(botón SETA)
Gobierno eléctrico
Hoy en día hay una gran tendencia a que todas las prensas, excepto las de menor tamaño, sean mandadas
eléctricamente. De esta forma se simplifica el montaje de las válvulas sobre los distribuidores, manteniendo
en un valor mínimo las pérdidas por fricción y las longitudes de los tramos de las tuberías de alta presión.
Además, se adapta muy bien a la moda actual de emplear con profusión botones pulsadores y mando
automático. La mayoría de los sistemas de control están basados en los sistemas eléctricos convencionales.
Para arrancar el circuito pulsamos el pulsador MARCHA: Al presionar el pulsador MARCHA se activara el
rele K1 que se a su vez activa sus interruptores K1( no sin antes estar el piston en el inicio de carrera B0).El
colocar el K1 en paralelo al pulsador MARCHA, se hace para mantener en el rele hasta una contraorden ( en
este caso la apertura del K2). Al activarse K1 se consigue que entre corriente al rele X1 de la válvula
produciendo asi la salida de los cilindros de sujeción.
Una vez que a llegado al final de carrera A1 se activa el rele K2, y mantendremos corriente en el rele
colocando el K2 en paralelo con el final de carrera A1 hasta el caso de apertura de K3. Al activarse K2 entra
corriente al rele X2 de la válvula produciendo asi la salida de los cilindros de trabajo.
Al llegar al final de carrera los cilindros C1 y D1 se activara el rele K3 que a su vez activa a los interruptores
K3, tambien colocaremos en paralelo K3, a los finales de carrera para el caso de apertura de K4.El K3 activa
el rele Y1 de la válvula, produciendo la entrada de los cilindros de sujecion .
Una vez activado el interruptor K3 y los cilindros de trabajo han llegado al inicio de carrera B0,se activara el
rele K4, el cual activara todos los imterruptores K4, y asi accionara el rele Y2 de la válvula produciéndola
entrada de los cilindros de trabajo,y terminando cuando los cilindros de trabajo hayan llegado al inicio de
carrera.
He instalado un sistema de parada de emergencia, al activar el pulsador SETA , este activara el rele K8,el cual
activara el interruptor K8, que cortara la corriente al circuito.
También he instalado un sistema de inicialización (o reseteo), el cual al pulsar el activador RESET, activa el
rele K9, que su vez activa los interruptores K9 ,causando la entrada de corriente a los reles Y1 y
Y2,produciendo la entrada de los cuatro cilindros.
Esquema eléctrico
2−CÁLCULOS.
Cálculo de los cilindros de sujeción:
Sujeción: Como este movimiento es accionado por dos cilindros la fuerza que deberá realizar cada uno de
ellos son 2000 kp.
Nota: La velocidad del cilindro A y B es 2 cm/sg.
6
Conocidos los datos de la fuerza y velocidad a aplicar ,miramos en el ábaco de fuerzas ,cilindradas y
caudales de el catalogo Roquet (mod.90/sep.1973) para conseguir la superficie total(S1) y superfice anular
(S2) del cilindro, que serán:
S1=78.53 cm2 y S2=40.04 cm2
Q1=2· S1·v=2·78.53·2=314.12 cm3/s=0.31412 l/s
Elección de los cilindros:
Referencia: Casa VAP−CPOAC
Código: CHL 10−70
Cálculos de los cilindros de trabajo:
Trabajo: Deberá realizar sobre el placa una de fuerza en 5000 Kp.
Nota: La velocidad del cilindro C y D igual a 1 cm/sg.
Conocidos los datos de la fuerza y velocidad a aplicar ,miramos en el ábaco de fuerzas ,cilindradas y
caudales de el catalogo Roquet (mod.90/sep.1973) para conseguir la superficie total(S´1) y superfice anular
(S´2) del cilindro, que serán:
S´1=490.87 cm2 y S´2=236.40 cm2
Q´1=2· S´1·v´=2·490.87 ·1=0.98174 l/s
Elección de los cilindros:
Referencia: Casa VAP−CPOAC
Código: CHL 150−180.
Caudal del sistema:
Elegimos el mayor caudal, Q´1>Q1
Para compensar fugas en válvulas y compresibilidad del aceite se incrementa el caudal de la bomba en un 5%
:
Cálculo de los conductos:
Las velocidades son las recomendadas:
Tuberías de presión (v=4 m/sg)
Tuberías de retorno (v=2 m/sg)
Tuberías de aspiración (v=1 m/sg)
Nota: Se elige un tubo flexible de un trenzado metálico para mediana y alta presión a emplear para cualquier
7
tipo de instalación, SAE 100R1. Los diámetros interiores normalizados elegidos serán de 16 mm para
presión, 25 mm para retorno y 32 mm para aspiración.
Cálculo del tipo de régimen:
Para obtener en qué tipo de régimen nos encontramos, se debe elegir un lubricante. Se toma un aceite
especialmente recomendado para sistemas hidráulicos de uso universal. Es un lubricante de la casa CEPSA,
HIDRAULICO HM 68. Las principales características que posee son:
Viscosidad a 40º C = 68 Cts
Densidad a 15º C = 0.882
Cálculo del depósito:
La capacidad del depósito se toma de 2 a 3 veces el caudal máximo que circule por el sistema.
V=2.5·60·1.08=162 litros.
Cálculo de pérdidas primarias:
Se supone una longitud de tuberias de 10 metros, tomando la densidad del aceite =88,2
Cálculo de las pérdidas secundarias:
Para el cálculo de estas pérdidas se hace el estudio de las diferentes válvulas que componen el circuito, a la
vez que tambien se tienen en cuenta los diferentes cambios de forma en el circuito, ya sean codos, etc.
Conociendo la siguiente fórmula a aplicar:
Y conociendo a la vez los diferentes valores de la constante para los siguientes casos:
−Salida suave de depósito, = 0,04 (tenemos 1)
−Codo, = 1,12 (tenemos 22)
−Entrada de depósito, =1 (tenemos 1)
−T, = 1,2 (tenemos 6)
Pérdidas en conductos:
Pérdidas en las válvulas 4/3:
Para la válvulas que alimenta a los cilindros elegimos una con un caudal de 0,31412 l/sg = 18.84 l/min se mira
en su tabla correspondiente y se obtiene una pérdida de (1−4.3/2−3.8/3−2.6)bar.
Pérdidas en la válvula antiretorno:
Para la válvula elegimos una con un caudal de 0,31412 l/sg = 18.84 l/min se mira en su tabla correspondiente
y se obtiene una pérdida de ( )bar.
8
Así pues las pérdidas totales secundarias serán la suma de todos estos factores dándonos un total de :
Cálculo de las pérdidas totales:
Presión de la bomba:
Potencia del motor:
Ahora se debe elegir un grupo que nos suministre como mínimo las características que hemos calculado. Se
elige el catálogo un grupo cuya denominación es la siguiente:
Cálculo de los esfuerzos de cilindros A y B:
Tracción: (buscar solucion)
Compresión:
Pandeo: Para nuestro caso la constante B=4
Cálculos del cilindro C y D:
Compresión:
Tracción:
9
10
11
12