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El cilindro de doble efecto debe convertir el caudal de líquido sometido a presión en una fuerza y un movimiento rectilíneos, cuya direc¬ción pueda ser elegida.
Construcción
El cilindro de doble efecto consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: Tubo de tapas, émbolo, vástago y juntas.
En este tipo de cilindro tienen dos orificios que hacen de entrada y salida de fluido, de manera indistinta. Incluso pueden llevar de fabricación válvulas para regular la velocidad de desplazamiento del vástago. Suelen ir acompañados de válvulas distribuidoras, reguladoras y de presión en su montaje en la instalación hidráulica. Tiene dos cámaras, una a cada lado del émbolo. En el émbolo es donde va sujeto el vástago o pistón; y es el que hace que se desplace el vástago de un lado a otro según le llegue el fluido por una cámara u otra. El volumen de fluido es mayor en el lado contrario al vástago, esto repercute directamente en la velocidad del mismo, haciendo que la velocidad del retorno del vástago sea algo mayor que en su desplazamiento de salida.
Funcionamiento
En la carrera de trabajo, el líquido a presión entra por (1) en el cilindro y actúa en el lado del émbolo. Se forma una presión, que desplaza el émbolo y hace salir el vástago. El líquido a presión que se encuentra en el lado del vástago es desplazado y fluye por una tubería al depósito.
En el movimiento de retroceso, el líquido a presión entra por [2] en el cilindro. El émbolo se desplaza y el vástago entra. El líquido que se encuentra en el lado del émbolo es desplazado y fluye al depósito.
Si se aplica la misma presión para los movimientos de trabajo y de retorno, la fuerza disponible en el movimiento de avance es mayor que en el de retorno, porque la superficie circular es mayor que la anular del émbolo.
F = P * A
Como consecuencia, también es mayor la velocidad de retorno, porque el mismo caudal actúa sobre una superficie menor (conforme a la siguiente ecuación: Q=V*A
Aplicación
Se utiliza para producir movimiento rectilíneo de vaivén. Especialmente en el carro de avance de máquinas herramientas, empleándolo en lugar del cilindro de simple efecto, se puede efectuar también el movimiento de retorno con carga.
Este tipo de cilindro se utiliza cuando no tenemos espacio suficiente para colocar un cilindro de dimensiones normales o estandarizadas. Por regla general, el cilindro telescópico es un cilindro de simple efecto. Disponen de dos émbolos, en la salida sale primero el que mayor sección tiene y después el otro; en la entrada sucede exactamente al revés. Existen cilindros telescópicos de acción doble, lo cual amplia la carrera del vástago.
Cilindro telescópico de doble efecto
Cilindro telescópico simple efecto
CILINDRO TANDEM
Está constituido por dos cilindros de doble efecto que forman una unidad.
Gracias a esta disposición, al aplicar simultáneamente presión sobre los dos émbolos se obtiene en el vástago una fuerza de casi el doble de la de un cilindro normal del mismo diámetro.
Se utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables y se dispone de un espacio determinado, no siendo posible utilizar cilindros de un diámetro mayor.
Poseen un solo vástago con dos pistones Al duplicarse el área, se duplica la fuerza ejercida En realidad debido al vástago intermedio, el área del pistón delantero es algo menor que el área del pistón trasero.
Se puede transmitir mayores fuerzas sin aumentar la presión del sistema con diámetros reducidos
Son los cilindros en que el émbolo se sitúa en el punto medio del vástago, o también, el émbolo esta en medio de dos vástagos, dependerá del fabricante, pero normalmente se utilizan dos vástagos. Tenemos dos salidas y dos entradas de vástago, si hacemos la comparación con otro cilindro. La velocidad y la carrera útil es la misma para cada vástago, ya que tenemos el émbolo justo en la parte media.
APLICACIONES DE LOS CILINDROS HIDRÁULICOS DE DOBLE EFECTO
Elemento que transforma la energía Hidráulica en energía mecánica para realizar movimientos axiales y simultáneamente transmitir una fuerza de gran Potencia. Ejerciendo la fuerza en un solo sentido
Construcción
El cilindro de simple efecto consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) tapa atornillada, (2) tornillo de purga, (3) pistón (4) cuerpo del cilindro, (5) cojinete de pistón, (6) empaque y ( 7) protector de suciedad.
Funcionamiento
El fluido entra en el tubo del cilindro por el lado del émbolo (alimentación por un solo lado).
Por la resistencia del émbolo se establece en el líquido una presión.
Al vencer la resistencia, el émbolo se desplaza y su vástago sale (avance).
El émbolo regresa (retorno) al conmutar la válvula distribuidora con ayuda de una fuerza exterior.
El movimiento de retorno puede ser producido también por medio de un muelle de compresión (muelle recuperador) montado en el cilindro.
El movimiento de retorno puede ser producido también por medio de un muelle de compresión (muelle recuperador) montado en el cilindro.
Actividad : en esta página podrá encontrar todo tipo de componente hidráulico y de diferentes fabricantes http://www.olagorta.com
Actividad:
Cilindro de simple efecto
Establecer un sistema hidráulico según el es¬quema siguiente. Al accionar una válvula distribuidora 3/2, el vástago del émbolo del cilindro de simple efecto debe salir. Al dejar de aplicar la presión, la pesa m debe hacer regresar el émbolo a su lugar.
El grupo de accionamiento proporciona el caudal de líquido. Hay montada una válvula limitadora de presión, a fin de que la presión en el sistema hidráulico no sobrepase el valor admisible, la presión puede leerse en un manómetro. Para mandar el cilindro de simple efecto hay intercalada una válvula distribui¬dora 3/2 (cerrada en posición de reposo). Al accionar ésta, se abre el paso de P a A (posición b) y el émbolo de trabajo se desplaza a su posición final.
Después de conmutar la válvula distribuidora (a la posición a), la pesa m empuja el émbolo hasta su posición inicial; el líquido a presión sale del cilindro y regresa por A a T al depósito. El ejercicio puede realizarse también con un cilindro dotado de un muelle de recuperación. Después de conmutar la válvula distribuidora (a la posición a), el muelle de compresión empuja el émbolo de trabajo hasta su posición inicial y, como consecuencia, el líquido sale del cilindro y llega por A a T al depósito.
Permite el flujo de líquido en un solo sentido igual que una válvula de cheque normal, sólo que puede ser desbloqueada por una señal de pilotaje hidráulica.
Construcción:
La válvula antirretorno desbloqueable hidráulicamente consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) Cuerpo, (2) émbolo de desbloqueo, (3) cono y (4) resorte.
Símbolo
Funcionamiento:
En las válvulas de cheque desbloqueables hidráulicamente, el flujo puede ser desbloqueado de la posición cerrada, a través de una señal piloto en el embolo de desbloqueo.
El funcionamiento se rige bajo los siguientes principios: El flujo es posible de A a B y está normalmente bloqueado de B a A.
Las figuras siguientes corresponden en su orden a: Flujo bloqueado, flujo normal de A a B y flujo de B a A debido al desbloqueo.
Aplicación:
– Aparato de manipulación
Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics “VÁLVULA DE CHEQUE y CHEQUE DESBLOQUEABLE” https://youtu.be/YKXtzzIut7g
Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video Simulación con Software Fluid Sim H http://www.youtube.com/watch?v=sdiYYOHhc5c
Actividad: Debe simularse en Fluid Sim H un sistema hidráulico según el esquema de circuito siguiente.
Una válvula antirretorno desbloqueable hidráulicamente debe mantener el cilindro en diversas posiciones (1-2-3). Después de accionar la válvula distribuidora 3/2, el émbolo debe desplazarse haciendo entrar el vástago.
El grupo de accionamiento suministra la corriente del líquido a presión. Estando la válvula distribuidora 3/2 en posición de reposo, el paso del líquido a presión está bloqueada; por la válvula distribuidora 4/2 pasa única-mente al lado del vástago del cilindro.
El vástago no entra, porque la válvula antirretorno desbloqueable hidráulicamente cierra el paso de la corriente de líquido a presión del cilindro a la válvula distribuidora 4/2.
Al accionar la válvula distribuidora 3/2, el líquido de pilotaje puede pasar; el cono de retención abre el paso (desbloquea).
La corriente de líquido puede pasar entonces libremente del cilindro, por la válvula distribuidora 4/2, al depósito.
Al volver la válvula distribuidora 3/2 a su posición de reposo, la válvula antirretorno bloquea el paso de la corriente de líquido, y el émbolo en el cilindro se detiene.
Al accionar la válvula distribuidora 4/2 (a la posición b), la corriente del líquido pasa libremente por la válvula antirretorno hacia el cilin¬dro. Como consecuencia, el vástago del émbolo sale.
Actividad:
Simula en el software Fluid sim H el circuito descrito en el video “VALVULA DE CHEQUE DESBLOQUEABLE” en el enlace https://youtu.be/u3OC7_xgroQ
Es la válvula de control de presión que se abre cuando la presión a la entrada alcanza un valor determinado abriendo el paso a un circuito secundario.
Construcción
La válvula de secuencia servopilotada. Consta de dos unidades con los siguientes componentes importantes para su funcionamiento:
(1) Cuerpo: Unidad de pilotaje: (2) cono de pilotaje, (3) muelle de compresión y (4) tornillo de ajuste.
Unidad de pilotaje principal: (5) Embolo de válvula con orificio de estrangulación (a) y orificio interior (b) y (6) y muelle de compresión.
Funcionamiento
Estando la válvula cerrada, el líquido a presión fluye por P hasta la admisión. Por el taladro de estrangulación (a), pasa hasta el cono de pilotaje (2), que es mantenido sobre su asiento por la tensión previa del muelle (3). Esta tensión previa y la presión de apertura de la válvula son fijadas por el tornillo de ajuste (4).
El líquido actúa con la presión Pl sobre el lado de admisión del émbolo (5). A través del orificio de estrangulación (a) detrás del émbolo de válvula Y delante del cono de pilotaje se forma la presión P2 igual a la P1.
Si, al aumentar la presión, la fuerza actuante sobre el cono de pilotaje (2) sobrepasa el valor ajustado de la fuerza del muelle de compresión (3), el cono se abre. El líquido fluye por T hacia el depósito.
Al abrirse el cono (2), la presión P2 disminuye. La cantidad de líquido que fluye a través del orificio de estrangulación (a) ya no permite que las presiones se equilibren.
Se origina una diferencia de presión aplicada al émbolo de válvula.
Al aumentar más P1 aumenta también más la diferencia de presión.
Por esta diferencia mayor, el émbolo de válvula (5) se levanta de su asiento venciendo la fuerza del muelle de compresión (6). El líquido a presión puede fluir entonces hacia B y pasar a otro sistema.
Aplicación
Se utiliza para accionar otros sistemas hidráulicos al aumentar la presión hasta un determinado valor.
Fig. Aplicaciones de la válvula de secuencia
Símbolo según ISO 1219 Válvula de secuencia, servopilotada.
Fig. Especificaciones técnicas de una válvula de secuencia
El regulador de presión con orificio de escape sirve para regular (aminorar) la presión de entrada a un valor ajustable de la presión de salida. Al mismo tiempo pueden eliminarse los golpes de presión provenientes del consumidor; la presión puede ajustarse también a un valor más bajo, sin flujo.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) Cuerpo, (2) émbolo ,(3) muelle de compresión, (4) tornillo de ajuste, (5) junta y (6) tapa del cuerpo .
Funcionamiento:
En la posición inicial, el muelle empuja el émbolo (2) contra el cuerpo (1). El líquido que entra con la presión P1 pasa hasta la salida B. La presión que se forma por el punto amortiguador de estrangulación (a) produce una fuerza F2 El émbolo es desplazado hacia el muelle hasta que reina equilibrio de fuerzas con Ff. Al mismo tiempo se estrecha el borde de regulación. La presión P2 disminuye. El mecanismo de regulación es el mismo que en el regulador de presión sin orificio de salida, con la diferencia de que se amortiguan los golpes de presión provenientes del consumidor o un aumento de la presión, y de que el líquido puede fluir al depósito por T. En ello, se cierra la tubería A. Este regulador de presión funciona, pues, también como una válvula limitadora de presión.
Aplicación
En las instalaciones hidráulicas se utilizan hoy casi sin excepción reguladores de presión, de 3 vías, puesto que con ellos se ahorra la válvula limitadora de presión.
Los reguladores de presión, de 2 vías, se emplean principalmente en botellas de gas y en instalaciones domésticas de agua.
a.
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión de 3 vías (regulador con orificio de salida).
Actividad: Ha de establecerse un sistema hidráulico según el esquema siguiente: Debe empujarse un rodillo enderezador contra la chapa, por medio de un cilindro hidráulico y una presión aminorada (válvula reductora de presión).
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Drilling machine
Drilling machine
Training aims
To teach the student how to design a control circuit with reduced output pressure
To show how to explain the mode of operation of a 3-way pressure regulator
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measuring the travel and back pressures
Setting a counter pressure
Assessment of the effect of using a pressure regulator
Exercise
A drilling machine is used for work on various hollow workpieces. The workpieces are hydraulically clamped in a vice. It must be possible to reduce the clamping pressure to suit the design of the workpiece. It must also be possible to vary the closing speed by means of a one-way flow control valve.
Actividad: Simula en el software Fluid sim H el circuito descrito en el video “ VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN CIRCUITO HIDRÁULICO” en el enlace https://youtu.be/NsqGo79hVj4
Solution description
In the first task in the exercise, the travel pressures are measured; The inlet pressure can be set to 15 bar (as shown on p2.2) only after the piston has reached its forward end position or is opposed by a resistance. This is demonstrated by task 2 (piston in forward end position). This task also shows that the pressure regulator maintains a pressure of 15 bar even without through-flow. The valves (4) and (6) provide a bypass of the pressure regulator to allow a faster return stroke to be achieved. If the advance stroke is opposed by a resistance, as in task 3, a flow pressure of only 12 - 15 bar is achieved, despite the system
pressure of 50 bar. By closing the throttle valve (9), it is possible to increase the counter pressure until the pressure gauge p2.2 shows 15 bar; the piston will then stop, i.e. the pressure regulator will close. In task 5, it is demonstrated that increased counter pressure during the return stroke causes the valve to the tank to open, resulting in only the set pressure of 15 bar being attained. The piston can be pushed into the retracted end position. With the piston in this position, as in task 6, the 15 bar pressure is initially maintained. Due to internal leakage within the valve, the pressure then falls below 15 bar, causing the pressure regulator to switch from A - T to P - A. As no pump delivery is reaching the line to the pressure regulator via the 4/3-way valve, the pressure falls to 0 bar.
El regulador de presión sirve para reducir la presión de entrada al valor de una presión de salida ajustable.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) Cuerpo, (2) embolo, (3) muelle de compresión, (4) tornillo de ajuste y (5) junta.
Funcionamiento
En la posición inicial, el émbolo es empujado por el muelle de compresión contra el fondo de la válvula. El líquido que entra con la presión P1 pasa hasta la salida con la presión que se forma aquí, pasa por el conducto a la parte inferior de la superficie A del émbolo.
Sobre el émbolo actúan las siguientes fuerzas:
Ff = Fuerza del muelle, constante o ajustable (N)
F2 = P2* A (N)
P2= Presión en el lado de salida (Pa)
A =Superficie del émbolo (m2)
La presión P1 no genera ninguna fuerza sobre el émbolo, porque actúa sobre dos superficies en sentido opuesto, con lo que F1 es igual a cero. Como no actúan otras fuerzas sobre el émbolo, el caudal de líquido en el intersticio anular (a) se ajusta de modo que la fuerza del muelle viene a resultar igual a la fuerza de la presión del líquido.
Ff = F2 Ff = P2 * A P2 = Ff / A
De la ecuación se desprende, que la presión P2 depende únicamente de la magnitud de la fuerza del muelle Ff. Si aumenta ésta, también aumentará la presión P2; si disminuye, también disminuirá dicha presión (de modo directamente proporcional). La fuerza del muelle Ff se ajusta mediante un tornillo y es prácticamente constante ya que la deformación del muelle es muy pequeña.
La regulación puede tener lugar únicamente cuando P1 es mayor que P2.
Aplicación
Se utiliza en máquinas herramientas, cilindros de fijación, con presión reducía en un circuito secundario.
Desventajas
Los reguladores de presión en ejecución de dos vías tienen las siguientes desventajas:
1.Si no hay flujo hacia el consumidor, no pueden ajustarse de una presión mayor a otra más baja.
2.Se necesita una válvula limitadora de presión, adicional para los golpes de presión hacia atrás provenientes del consumidor.
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión, de dos vías (llamado también válvula reductora de presión).
Es una válvula que mantiene en gran medida constante la presión de salida, aunque varíe la de entrada (ésta debe ser empero mayor).
La posibilidad de regulación del muelle está marcada con la flecha.
Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics
“Hidráulica - Válvulas Reguladoras VLP Y VRP” http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=bH1DS_BElng&feature=fvwp
Actividad (Movimiento de una carga sin sacudidas): Ha moverse una carga sin sacudidas con un cilindro de doble efecto, en la carrera de avance del émbolo. Al efecto, ha de establecerse un sistema hidráulico según los esquemas 1 y 2 y determinar su efecto.
Material didáctico
(1) Grupo de accionamiento, (2) Válvula limitadora de presión (2) y (2a), (3) Válvula antirretorno, (4) 3 manómetros (5) Válvula distribuidora 4/2, (6) Válvula de estrangulación y antirretorno, (7) Cilindro de doble efecto, (8) Cable y lazo, (10) Herramientas, (11) Hoja de protocolo y (12) Examen de conocimientos.
Estructura del circuito hidráulico I
Al accionar la válvula distribuidora 4/2, el caudal de líquido enviado por el grupo de accionamiento pasa por la válvula reguladora de caudal al cilindro del trabajo y actúa sobre la superficie del embolo; al mismo tiempo, el líquido de retorno del lado del vástago sale sin presión. Según el peso de la carga, el émbolo remueve con sacudidas más o menos fuertes.
Este <<deslizamiento con sacudidas >>, llamado también <<Stick-Slip>>, se produce por el rozamiento variable producido por el deslizamiento y la adherencia. El embolo no solo es empujado por el líquido a presión, sino también <<extraído>> por el peso de la carga el << deslizamiento con sacudidas>> pude presentarse también sin que haya una carga que tire y cuando las velocidades de arranque son lentas y las resistencias de trabajo varían.
Dicho <<desplazamiento con sacudidas>> no es conveniente y se evita estructurando el circuito conforme al esquema II.
Estructura del circuito hidráulico I I
Después de accionar la válvula distribuidora 4/2, el caudal del líquido, como el circuito I, pasa al cilindro y actúa sobre el embolo con la presión pe2, que puede hasta alcanzar pe1 =pe máx. Ajustada a la válvula limitadora de presión (2).
La válvula limitadora de presión (2a), montada en la salida, se produce en la cámara del vástago del cilindro una contrapresión pe3. Esta contrapresión esta ajustada de modo que el embolo <<no esta sometido a esfuerzo hidráulico>>. Con ello se evita que el embolo se <<deslice con sacudidas>> y ya no es posible <<tirar>> del embolo.
El movimiento de avance tiene lugar entonces de forma uniforme.
La válvula limitadora de presión (2a) actúa como <<válvula retenida>>.
Aplicación
Se utiliza, por ejemplo, en maquinas herramientas, para que el carro de la herramienta avance uniformemente y sin sacudidas (se protege la herramienta y se obtiene una superficie de mejor calidad).
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Bulkhead door
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Bulkhead door
A double-acting cylinder is used to open and close a bulkhead door. Closing must be carried out smoothly and at a constant adjustable speed. The speed is adjusted by means of a one-way flow control valve. A pressure relief valve must be fitted to provide counter-holding and prevent the heavy door from pulling the piston rod out of the cylinder during the closing operation.
Training aims
To familiarise the student with a circuit for the hydraulic clamping of bulkhead door
To demonstrate a comparison of circuits with and without counterholding
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measuring the cylinder advance-stroke time with and without a load and with and without counter-holding
Comparison and assessment of results
Solution description
Assemble and check the circuit. Mount the cylinder (7) on the profile in such a way that it can advance downwards. First close the shut-off valve (4). Switch on the hydraulic power pack and then use the pressure relief valve (3) to set a system pressure of 50 bar. Open the shut-off valve and adjust the pressure relief valve (6) in such a way that the piston rod advances in approx. 5 s. The throttle valve setting should be retained while manipulating the circuit using the weight (8), with counter-holding provided by the pressure relief valve (3.1). For the return stroke, a non-return valve (9) is required as a bypass for the pressure relief valve. After the measurements have been completed, first remove the weight and then retract the cylinder. Now depressurise the circuit by closing the shut-off valve and then opening the pressure relief valve (3.1). Dismantle the circuit only when the pressure has fallen to zero, as shown by the pressure gauge (2.2).
Bulkhead door
Circuit diagram, hydraulic. with counter-holding
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Bonding Press
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Bonding Press
Training aims
To teach the student how to specify the pressure for a double-acting cylinder
To show how to choose either a pressure relief valve or a pressure regulator
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measurement and comparison of system pressure, travel pressure and final pressure
Assessment of the suitability of a pressure relief valve and pressure regulator
Exercise
A bonding press is used to stick pictures or lettering onto wood or plastic panels. The working pressure must be adjustable to suit the base material and adhesive used and must be capable of being maintained for a long time while the directional control valve is activated.
Develop and compare two circuits. The first should use a 3-way pressure regulator to adjust the press pressure, while the second should incorporate a pressure relief valve connected into the bypass line for this purpose. A 4/3-way valve should be used for activation in both cases.
Solution description
In the case of the circuit with the pressure regulator, the shut-off valve must be opened to retract the piston rod. Due to the pressure intensification effect, the system pressure of 50 bar is not sufficient to open the pressure regulator from A to T.
Conclusions
If a pressure relief valve is fitted in the bypass, the overall system pressure will fall to 30 bar during the advance stroke. If a pressure regulator is used, the system pressure of 50 bar is maintained, and only the cylinder is supplied with the reduced pressure of 30 bar. This allows further actuators to be supplied with full system pressure by the same hydraulic power pack. Check, however, that the pump delivery is sufficient for this. he pressure relief valve gives an advantage in this application,
since, in the case of long standstill periods with the directional control valve actuated, the pump need only develop the set pressure of 30 bar.
