Sistema de distribución del motor tipos y funcionamiento

ACTUADORES HIDRÁULICOS

  • Actuadores lineales (Cilindros)
  • Diseño y funcionamiento de cilindros hidráulicos
  • Motores hidráulicos
  • Diseño y funcionamiento de motores hidráulicos
  • Circuitos con motores hidráulicos
  • Control de con motores hidráulicos
  • Transmisión hidrostática

Cilindro hidráulico

Un actuador hidráulico convierte la potencia hidráulica del fluido en potencia mecánica.

Imagen

El cilindro hidráulico es un actuador convierte la energía del fluido a una fuerza de salida con movimiento lineal

Cilindros hidráulicos se aplican en maquinaria de construcción, maquinas de movimiento de tierra (taladros, maquinaria agrícola, etc.), maquinarias industriales y aplicaciones aeroespaciales.

Según la aplicación y las necesidades se han desarrollados diferentes tipos de cilindros hidráulicos

MOTORES Hidráulicos


El motor hidráulico convierte la potencia hidráulica a energía mecánica rotatorio o giratorio.

El motor hidráulico convierte la energía hidráulica a una torque en la flecha a una velocidad angular:

l0rEK3Kyn0RAIsARkEpELgSJgERgLwT+D0LCWwYW

En motores hidráulicos de pistones, un mecanismo convierte el movimiento oscilatorio de los pistones en un movimiento giratorio.


Componentes del cilindro hidráulico

Buje Guía

Conexión delantera

Cámara delantera

Pistón (Embolo)

Cámara trasera

Conexión trasera

Vástago

Cabezal

Empaques

Cilindro (Camisa)

Pie

Tipos de cilindros hidráulicos

Cilindro de simple efecto

Movimiento solamente con compresión posible (Fuerza hidráulica actúa únicamente en el movimiento de extensión)

En el puerto  A conectada la línea de alta presión

Uso en posición vertical: La carga retracta el pistón a su posición inicial

Diseño generalmente con tipo cilindro RAM (diámetro del vástago casi igual a lo del pistón)

Cilindro de doble efecto

Movimientos de extensión a retracción (compresión y tracción)

Los dos puertos A  y B es la conexión de adelantado respectivamente retroceso

La superficie del pistón de la parte A es circular y mayor que de la parte B cuya superficie es anular debido al vástago (A1/A2=J; Factor J)

Fuerza máximo transferible en el movimiento de extensión

Velocidades desiguales en el avance y retroceso

Tipos de cilindros hidráulicos

Cilindro de doble vástago

El cilindro de doble vástago es un cilindro sincrónico.
Fuerza F igual en ambas direcciones debido a la superficies anulares idénticas.

Velocidad  del cilindro es idéntica  en el movimiento de extensión con en el de retracción.

Los vástagos están roscados en ambas lados con la misma rosca.

Aplicación en sistemas simétricas como direcciones hidráulicas y sistemas de medición y dosificación .

Tipos de cilindros hidráulicos

Cilindro telescópico

Cilindro con cable (Cilindro sin vástago)


Cilindro Tándem

El cilindro tándem, tiene dos cilindros conectados entre sí.

Las áreas se suman y las fuerzas grandes pueden ser transferidos para diámetros exteriores relativamente pequeños

Diseño de cilindros hidráulicos

Barra de acoplamiento (Tie rod cylinder)


  • Estilo de diseño utilizado en la mayoría de aplicaciones industriales.
  • Diseño compacto
  • Uso en aplicaciones de medianas a altas presiones donde ocurren  impactos

Cilindros con base/cabeza atornillado (Mill type cylinder)


  • Diseño robusto
  • Base y cabeza del cilindro están conectados con el tubo por medio de tornillos.
  • Bridas en ambos lados del tubo del cilindro (soldado o con anillos de retención) para sujetar los tornillos de la base / cabeza
  • Aplicaciones en condición en rudos y de funcionamiento extrema en la industria metalúrgica.

Cilindros con base/pie roscadas (Threaded head cylinder)


  • Base y cabeza con rosca interior o exterior que se enroscan en el tubo del cilindro.
  • Concentricidad  crítico
  • Rosca debilita  el tubo del cilindro
  • Fugas posibles

Cilindro soldado (One piece welded cylinder)


  • Pie y cabeza montado y soldado con el tubo del cilindro
  • Diseño simple y a bajo costo
  • No permite mantenimiento
  • Uso en equipamiento agrícola y aplicaciones de exigencias medias

Materiales utilizados en cilindros hidráulicos

Tubo del cilindro

  • Fundición gris o fundición esférico ( Meehanite):

                                       Para tamaños grandes, Grosor grandes, Meehanite con buena  tenacidad,                               Para presiones medianos (300 a 500bar)

  • Acero de bajo carbono:               (0.08 a 0.15%C), económico, hasta 1250bar
  • Acero inoxidable:                           Anticorrosivo, Esfuerzo alto en temperatura elevados, Costo alto
  • Aleaciones de Tungsteno:          Aleaciones Al-Si-Ni-Latón,  Alta resistencia, Buena resistencia a la                                                            corrosión, Aplicaciones en la aeronáÚtica.
  • Titanio:                                               Relación resistencia/peso muy bueno, resistencia contra corrosión
  • Aleaciones de aluminio:              Ligero, Resistente a la corrosión, Fatiga: No apto en aplicaciones                                                              con vibraciones y pulsaciones de presión.

Materiales utilizados en cilindros hidráulicos

Pie y cabeza

Fundición de acero o fundición esférico (Meehanite)

Vástago

Acero de grano fino, templado por inducción, plateado con cromo

Pistón

Acero con menos dureza que el tubo del cilindro

Buje Guía

Bronce bruñido

Empaques

La falla de un cilindro hidráulico esta provocado a menudo por fallas del empaque debido a una fricción elevada. La fricción es tendencialmente menor a alta velocidades, temperatura elevada, buen acabado de la superficie del cilindro y vástago, menor dureza del empaque

Instalación y montaje del cilindro hidráulico

El montaje del cilindro tiene dos interfaces:

  • Vástago – parte móvil
  • Cuerpo del cilindro – parte fijo.
  • El tipo de montaje es importante en ele diseño y mantenimiento de un cilindro hidráulico
  • Los dos interfaces no deben ser forzosamente del mismo estilo

Fuerza del cilindro, Aceleración y perdidas

La fuerza de un cilindro depende de la presión del sistema y la superficie activo del pistón (Fuerza teórica)

Las reducción (perdidas) de la fuerza teórica del cilindro origen en la ficción entre los partes fijos y móviles:

  • La fuerza de fricción no debe exceder 8% de la fuerza teórica.
  • En cilindros de doble efecto hay que considerar la fuerza debido a la contrapresión.

Durante la aceleración de la carga se genera una fuerza dinámica

La fuerza estática es la carga sobre el cilindro

La fuerza activa del cilindro debe ser mayor que la suma de la fuerzo de fricción, fuerza debido a la contrapresión y fuerza de carga.

La fuerza teórica del cilindro hidráulico

wAAAABJRU5ErkJggg==

La fuerza para vencer la fuerza dinámica y la fuerza de carga no debe ser menor que

Admf8ALWsSNyq+1v8AAAAASUVORK5CYII=

Área activo del pistón

El área activa del pistón donde no se encuentra el vástago:

5MEf++AWdqEWu42R5lAAAAAElFTkSuQmCC

La relación del diámetro del vástago al diámetro del pistón es en general

gVkwAAAABJRU5ErkJggg==

El área activo del pistón del lado del vástago

p1LfwF5yR8XK7gIbQAAAABJRU5ErkJggg==

Motores hidráulicos

Motores hidráulicos parecen, en su diseño, a las bombas hidráulicas.

En el motor hidráulico, el fluido se empuja a través del motor por la presión del sistema generando un movimiento rotatorio.

El motor hidráulicos transforma energía hidráulica en energía mecánica.

Existen motores hidráulicos con desplazamiento fijo y motores con desplazamiento  variable

Motores hidráulicos se clasifican de manera general en:

  • Motores unidireccionales
  • Motores bidireccionales

Diseños de motores hidráulicos

Según el diseño de los motores hidráulicos se pueden diferenciar entre los siguientes tipos que mayormente se encuentran 

Tipo Engrane

Tipo Pistón

  • Motor de pistones axiales


  • Motor de pistones radiales


  • Motor con eje inclinado

Tipo Paleta

Válvula de control para un motor hidráulico unidireccional

9k=Control de motor hidráulico unidireccional con una válvula 4/2.

El puente entre A y B permite un frenado al cerrar la válvula

9k=Control de motor hidráulico unidireccional con una válvula 4/2.

Válvula de control de flujo con compensación de presión para controlar la velocidad.

Válvula check de 4.5 bar  permitir que el eje tiene la función de rueda libre (Flyweel)

Válvula de control para un motor hidráulico bidireccional

E5ckl9R6CKsAAAAASUVORK5CYII=En el motor bidireccional requiere una válvula de control de 4/3 vías para poder operarlo en los dos sentidos de giro. El puente entre A y B permite un frenado al cerrar la válvula

zAAAAAElFTkSuQmCC2Q==

Frenado ajustable de un motor hidráulico bidireccional

Debido a la velocidad angular alta de motores hidráulicos y la inercia  el motor hidráulico tiene se frenase gradualmente al apagar el movimiento giratorio.

El frenado controlado mediante la válvulas de frenado de un motor bidireccional mediantes válvulas antiretorno y una válvula de alivio de tres vías (válvula de frenado) de presión ajustable:

Uso de 4 válvulas anti-retorno con una válvula de frenado permite  un frenado controlado y ajustable

Aplicación de una válvula tándem (descarga de la bomba a presión baja)

La válvula check en la línea de retorno permite la función de rueda libre

Variables físicas del motor hidráulico

Desplazamiento


XIVp9MpQB87++cIcQDZtWQTs0AAAAASUVORK5CYI

:

Cantidad de fluido que un motor acepta por una revolución del eje. Es expresado en cm3/revolución. El volumen de desplazamiento determina la velocidad rotacional del motor.

Torque


oObWCxbELVC+WH4jNJxK5om4Ua53wMeg8BYpof7T

:

Es el componente de fuerza de salida del motor. El torque indica una fuerza a una distancia del centro del árbol del motor. Aparte de las dimensiones constructivas invariables del motor, el torque depende de la presión que entrega la bomba o el sistema:

Presión ixatgQAAAABJRU5ErkJggg==del sistema:

La presión del sistema requerida para un motor hidráulico depende del torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRH y del desplazamiento 1+VgI4elAMTskH0O5LCrb3gY5fE3G64j16dS7cTu. Un motor grande con desplazamiento grande desarrolla el torque con menor presión, que un motor pequeño.

Potencia EIEEOTiBmh3AE2HgZGHhYIBw+oBK4DA9QBQ8TUBadel motor:

La potencia que entrega el motor hidráulico esta determinada por el torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRHy por velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCArde la flecha:


Circuitos y control de transmisiones hidrostáticas

Circuito abierto

Transmisión hidrostáticas

Circuito Cerrado

Control de Lazo abierto

Control de Lazo cerrado

Control de Lazo abierto

Control de Lazo cerrado

Combinación bomba-motor hidráulico: La transmisión hidrostática

Una transmisión hidrostática consta de un circuito bomba-motor hidráulico.

En la transmisión hidrostática se transfiere la energía entre la unidad primaria – la bomba – a la unidad secundaria – el motor.

Bomba y motor son maquinas de desplazamiento positivo cuyas carácterísticas físicas y operacionales están mutuamente emparejados.

La transmisión hidrostática se caracterisica por su eficiencia, ajuste amplio y habilidad de mantener velocidades constantes con cargas variables:

  • Transmisión de potencia para maquinara de construcción y maquinaria agrícola 
  • Grúas y Cabrestante (Winches)
  • Sistemas direccionales para vehículos
  • Sistemas aeronáuticas

El motor hidráulico bidireccional en el circuito cerrado

El diagrama muestra una transmisión hidrostática con circuito cerrado.

  • Con la bomba de desplazamiento variable se puede ajustar la velocidad del motor como también invertir la dirección de su rotación
  • Un pequeña bomba de recarga (Boost pump) completa el fluido que se pierde en el circuito debido a fugas.
  • Son sistemas compactas y no se requiere una válvula de control
  • El circuito por su diseño tiene incluido el sistema de frenado (inclinación cero del plato dela bomba) 

Tipos de transmisiones hidrostáticas

En general la transmisión hidrostática con una bomba o motor con desplazamiento variable, permite un arranque suave con cambios continuos de velocidad angular y rotación en ambos sentidos.

Según la combinación bomba-motor, la transmisión hidrostática se puede diseñar

  • Como transmisión fija,
  • Con un rango grande en cambios de velocidad angular (transmisión variable) con potencia constante
  • Variador de la velocidad angular con torque constante

Los tipos generales de transmisión hidrostática son

  1. Bomba con desplazamiento fijo – Motor con desplazamiento fijo                           (BF – MF)
  2. Bomba con desplazamiento fijo – Motor con deslazamiento variable    (BF – MV)
  3. Bomba con desplazamiento variable – Motor con desplazamiento fijo (BV – MF)

Bomba y motor con deslazamiento variable

Bomba y motor con desplazamiento fijo

El sistema proporciona la potencia de salida constante

Mu8TqTQcbMjjVtcAAAAASUVORK5CYII=

El motor proporciona un toque (7TVxAAAARklEQVQYV2NgIBIIsTOCAQuDICuPEDsH) constante y una velocidad rotacional (7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr) constante

La transmisión hidrostática con motor y bomba con desplazamiento fijo es similar a la transmisión mecánica fija:

Con un motor de combustión interna o motor eléctrico (propulsión primaria) con posibilidad de variación de revoluciones se puede variar la velocidad angular de la bomba y motor de la transmisión hidrostática.

Con un propulsor primario con velocidad angular constante se puede variar la velocidad angular del motor hidráulico mediante la instalación de una válvula reguladora de caudal entre la bomba y el motor.

Hay que considerar que esta solución reduce la eficiencia total del sistema

ILkF6L2xu+FFP7TBlbgAwQNS8+SVoRkAAAAAElFT

2+CAAAAAElFTkSuQmCC

Bomba de desplazamiento fijo  y motor con desplazamiento variable

  • La potencia frfKNZ5k1oim6k2QwOw1AGoCE6kOAAAAABJRU5Er del sistema es constate debido al desplazamiento fijo de la bomba.
  • El motor de desplazamiento variable permite variar la velocidad angular de la flecha del motor.
  • Debido la potencia constante del sistema hidráulico el aumento de la velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr reduce el torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRH en la flecha del motor y viceversa.

Bomba de desplazamiento variable  y motor con desplazamiento fijo

  • La potencia frfKNZ5k1oim6k2QwOw1AGoCE6kOAAAAABJRU5Er de la bomba con desplazamiento variable es proporcional al desplazamiento.
  • El torque 7TVxAAAARklEQVQYV2NgIBIIsTOCAQuDICuPEDsH del motor de desplazamiento fijo es constante debido a la presión de salida constante de la bomba.
  • La variación del caudal de la bomba genera un cambio proporcional de la velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr de la flecha del motor (entre gKtbgGlaIcerQBmiY7DjOCtpQVAIDWO+xjxQ77Gc hasta I8fo28o7RBNltdVtwAAAABJRU5ErkJggg== )
  • Esta combinación de transmisión hidrostática permite una torque constante con velocidad angular variable en la flecha del motor
  • Con desplazamiento 8P4HesEW5tvF4foAAAAASUVORK5CYII=, la bomba actúa como un embrague (clutch)
  • Permite un arranque suave y sin sacudidas con velocidad creciente y torque constante

Bomba  y motor con desplazamiento variable

  • La velocidad angular de motor varia en función del  desplazamiento del motor y de la bomba.
  • El rango de la velocidad angular de la flecha del motor es muy amplio (hasta 70:1)
  • La potencia del sistema es variable en función del la variación del desplazamiento del motor
  • Carácterísticas de la transmisión hidráulica (Potencia / Torque en función de la velocidad angular):


Tipos de cilindros hidráulicos

Cilindro telescópico. Cilindro con cable (Cilindro sin vástago). Cilindro Tándem

El cilindro tándem, tiene dos cilindros conectados entre sí.

Las áreas se suman y las fuerzas grandes pueden ser transferidos para diámetros exteriores relativamente pequeños

Diseño de cilindros hidráulicos

Barra de acoplamiento (Tie rod cylinder)


  • Estilo de diseño utilizado en la mayoría de aplicaciones industriales.
  • Diseño compacto
  • Uso en aplicaciones de medianas a altas presiones donde ocurren  impactos

Cilindros con base/cabeza atornillado (Mill type cylinder)


  • Diseño robusto
  • Base y cabeza del cilindro están conectados con el tubo por medio de tornillos.
  • Bridas en ambos lados del tubo del cilindro (soldado o con anillos de retención) para sujetar los tornillos de la base / cabeza
  • Aplicaciones en condición en rudos y de funcionamiento extrema en la industria metalúrgica.

Cilindros con base/pie roscadas (Threaded head cylinder)


  • Base y cabeza con rosca interior o exterior que se enroscan en el tubo del cilindro.
  • Concentricidad  crítico
  • Rosca debilita  el tubo del cilindro
  • Fugas posibles

Cilindro soldado (One piece welded cylinder)


  • Pie y cabeza montado y soldado con el tubo del cilindro
  • Diseño simple y a bajo costo
  • No permite mantenimiento
  • Uso en equipamiento agrícola y aplicaciones de exigencias medias

Materiales utilizados en cilindros hidráulicos

Tubo del cilindro

  • Fundición gris o fundición esférico ( Meehanite):  Para tamaños grandes, Grosor grandes, Meehanite con buena  tenacidad,Para presiones medianos (300 a 500bar)
  • Acero de bajo carbono: (0.08 a 0.15%C), económico, hasta 1250bar
  • Acero inoxidable: Anticorrosivo, Esfuerzo alto en temperatura elevados, Costo alto
  • Aleaciones de Tungsteno: Aleaciones Al-Si-Ni-Latón,  Alta resistencia, Buena resistencia a la corrosión, Aplicaciones en la aeronáÚtica.
  • Titanio: Relación resistencia/peso muy bueno, resistencia contra corrosión
  • Aleaciones de aluminio: Ligero, Resistente a la corrosión, Fatiga: No apto en aplicaciones con vibraciones y pulsaciones de presión.


Materiales utilizados en cilindros hidráulicos

Pie y cabeza

Fundición de acero o fundición esférico (Meehanite)

Vástago

Acero de grano fino, templado por inducción, plateado con cromo

Pistón

Acero con menos dureza que el tubo del cilindro

Buje Guía

Bronce bruñido

Empaques

La falla de un cilindro hidráulico esta provocado a menudo por fallas del empaque debido a una fricción elevada. La fricción es tendencialmente menor a alta velocidades, temperatura elevada, buen acabado de la superficie del cilindro y vástago, menor dureza del empaque

Instalación y montaje del cilindro hidráulico

El montaje del cilindro tiene dos interfaces:

  • Vástago – parte móvil
  • Cuerpo del cilindro – parte fijo.
  • El tipo de montaje es importante en ele diseño y mantenimiento de un cilindro hidráulico
  • Los dos interfaces no deben ser forzosamente del mismo estilo

Fuerza del cilindro, Aceleración y perdidas

La fuerza de un cilindro depende de la presión del sistema y la superficie activo del pistón (Fuerza teórica)

Las reducción (perdidas) de la fuerza teórica del cilindro origen en la ficción entre los partes fijos y móviles:

  • La fuerza de fricción no debe exceder 8% de la fuerza teórica.
  • En cilindros de doble efecto hay que considerar la fuerza debido a la contrapresión.

Durante la aceleración de la carga se genera una fuerza dinámica

La fuerza estática es la carga sobre el cilindro

La fuerza activa del cilindro debe ser mayor que la suma de la fuerzo de fricción, fuerza debido a la contrapresión y fuerza de carga.

La fuerza teórica del cilindro hidráulico

wAAAABJRU5ErkJggg==

La fuerza para vencer la fuerza dinámica y la fuerza de carga no debe ser menor que

Admf8ALWsSNyq+1v8AAAAASUVORK5CYII=


Área activo del pistón

El área activa del pistón donde no se encuentra el vástago:

5MEf++AWdqEWu42R5lAAAAAElFTkSuQmCC

La relación del diámetro del vástago al diámetro del pistón es en general

gVkwAAAABJRU5ErkJggg==

El área activo del pistón del lado del vástago

p1LfwF5yR8XK7gIbQAAAABJRU5ErkJggg==

Motores hidráulicos

Motores hidráulicos parecen, en su diseño, a las bombas hidráulicas.

En el motor hidráulico, el fluido se empuja a través del motor por la presión del sistema generando un movimiento rotatorio.

El motor hidráulicos transforma energía hidráulica en energía mecánica.

Existen motores hidráulicos con desplazamiento fijo y motores con desplazamiento  variable

Motores hidráulicos se clasifican de manera general en:

  • Motores unidireccionales
  • Motores bidireccionales

Diseños de motores hidráulicos

Según el diseño de los motores hidráulicos se pueden diferenciar entre los siguientes tipos que mayormente se encuentran 

Tipo Engrane

Tipo Pistón

  • Motor de pistones axiales


  • Motor de pistones radiales


  • Motor con eje inclinado

Tipo Paleta

Válvula de control para un motor hidráulico unidireccional

9k=Control de motor hidráulico unidireccional con una válvula 4/2. El puente entre A y B permite un frenado al cerrar la válvula

9k=Control de motor hidráulico unidireccional con una válvula 4/2. Válvula de control de flujo con compensación de presión para controlar la velocidad. Válvula check de 4.5 bar  permitir que el eje tiene la función de rueda libre (Flyweel)


Válvula de control para un motor hidráulico bidireccional

En el motor bidireccional requiere una válvula de control de 4/3 vías para poder operarlo en los dos sentidos de giro. El puente entre A y B permite un frenado al cerrar la válvula

2Q== (la segunda y la última tachadas)

Frenado ajustable de un motor hidráulico bidireccional

Debido a la velocidad angular alta de motores hidráulicos y la inercia  el motor hidráulico tiene se frenase gradualmente al apagar el movimiento giratorio.

El frenado controlado mediante la válvulas de frenado de un motor bidireccional mediantes válvulas antiretorno y una válvula de alivio de tres vías (válvula de frenado) de presión ajustable:

Uso de 4 válvulas anti-retorno con una válvula de frenado permite  un frenado controlado y ajustable

Aplicación de una válvula tándem (descarga de la bomba a presión baja)

La válvula check en la línea de retorno permite la función de rueda libre

Variables físicas del motor hidráulico

Desplazamiento


XIVp9MpQB87++cIcQDZtWQTs0AAAAASUVORK5CYI

:

Cantidad de fluido que un motor acepta por una revolución del eje. Es expresado en cm3/revolución. El volumen de desplazamiento determina la velocidad rotacional del motor.

Torque


oObWCxbELVC+WH4jNJxK5om4Ua53wMeg8BYpof7T

:

Es el componente de fuerza de salida del motor. El torque indica una fuerza a una distancia del centro del árbol del motor. Aparte de las dimensiones constructivas invariables del motor, el torque depende de la presión que entrega la bomba o el sistema:

Presión ixatgQAAAABJRU5ErkJggg==del sistema:

La presión del sistema requerida para un motor hidráulico depende del torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRH y del desplazamiento 1+VgI4elAMTskH0O5LCrb3gY5fE3G64j16dS7cTu. Un motor grande con desplazamiento grande desarrolla el torque con menor presión, que un motor pequeño.


Potencia EIEEOTiBmh3AE2HgZGHhYIBw+oBK4DA9QBQ8TUBadel motor:

La potencia que entrega el motor hidráulico esta determinada por el torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRHy por velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCArde la flecha:

 Imagen


Circuitos y control de transmisiones hidrostáticas

Circuito abierto

Transmisión hidrostáticas

Circuito Cerrado

Control de Lazo abierto

Control de Lazo cerrado

Control de Lazo abierto

Control de Lazo cerrado

Combinación bomba-motor hidráulico: La transmisión hidrostática

Una transmisión hidrostática consta de un circuito bomba-motor hidráulico.

En la transmisión hidrostática se transfiere la energía entre la unidad primaria – la bomba – a la unidad secundaria – el motor.

Bomba y motor son maquinas de desplazamiento positivo cuyas carácterísticas físicas y operacionales están mutuamente emparejados.

La transmisión hidrostática se caracterisica por su eficiencia, ajuste amplio y habilidad de mantener velocidades constantes con cargas variables:

  • Transmisión de potencia para maquinara de construcción y maquinaria agrícola 
  • Grúas y Cabrestante (Winches)
  • Sistemas direccionales para vehículos
  • Sistemas aeronáuticas

El motor hidráulico bidireccional en el circuito cerrado

El diagrama muestra una transmisión hidrostática con circuito cerrado.

  • Con la bomba de desplazamiento variable se puede ajustar la velocidad del motor como también invertir la dirección de su rotación
  • Un pequeña bomba de recarga (Boost pump) completa el fluido que se pierde en el circuito debido a fugas.
  • Son sistemas compactas y no se requiere una válvula de control
  • El circuito por su diseño tiene incluido el sistema de frenado (inclinación cero del plato dela bomba) 


Tipos de transmisiones hidrostáticas

En general la transmisión hidrostática con una bomba o motor con desplazamiento variable, permite un arranque suave con cambios continuos de velocidad angular y rotación en ambos sentidos.

Según la combinación bomba-motor, la transmisión hidrostática se puede diseñar

  • Como transmisión fija,
  • Con un rango grande en cambios de velocidad angular (transmisión variable) con potencia constante
  • Variador de la velocidad angular con torque constante

Los tipos generales de transmisión hidrostática son

  1. Bomba con desplazamiento fijo – Motor con desplazamiento fijo (BF – MF)
  2. Bomba con desplazamiento fijo – Motor con deslazamiento variable (BF – MV)
  3. Bomba con desplazamiento variable – Motor con desplazamiento fijo (BV – MF)

Bomba y motor con deslazamiento variable

Bomba y motor con desplazamiento fijo

El sistema proporciona la potencia de salida constante

Mu8TqTQcbMjjVtcAAAAASUVORK5CYII=

El motor proporciona un toque (7TVxAAAARklEQVQYV2NgIBIIsTOCAQuDICuPEDsH) constante y una velocidad rotacional (7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr) constante

La transmisión hidrostática con motor y bomba con desplazamiento fijo es similar a la transmisión mecánica fija.

Con un motor de combustión interna o motor eléctrico (propulsión primaria) con posibilidad de variación de revoluciones se puede variar la velocidad angular de la bomba y motor de la transmisión hidrostática.

Con un propulsor primario con velocidad angular constante se puede variar la velocidad angular del motor hidráulico mediante la instalación de una válvula reguladora de caudal entre la bomba y el motor.

Hay que considerar que esta solución reduce la eficiencia total del sistema

ILkF6L2xu+FFP7TBlbgAwQNS8+SVoRkAAAAAElFT

2+CAAAAAElFTkSuQmCC


Bomba de desplazamiento fijo  y motor con desplazamiento variable

  • La potencia frfKNZ5k1oim6k2QwOw1AGoCE6kOAAAAABJRU5Er del sistema es constate debido al desplazamiento fijo de la bomba.
  • El motor de desplazamiento variable permite variar la velocidad angular de la flecha del motor.
  • Debido la potencia constante del sistema hidráulico el aumento de la velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr reduce el torque 1JQX2DchJDN7gDAZ6FJd4G5TLysMHSy4mycHuRRH en la flecha del motor y viceversa.

Bomba de desplazamiento variable  y motor con desplazamiento fijo

  • La potencia frfKNZ5k1oim6k2QwOw1AGoCE6kOAAAAABJRU5Er de la bomba con desplazamiento variable es proporcional al desplazamiento.
  • El torque 7TVxAAAARklEQVQYV2NgIBIIsTOCAQuDICuPEDsH del motor de desplazamiento fijo es constante debido a la presión de salida constante de la bomba.
  • La variación del caudal de la bomba genera un cambio proporcional de la velocidad angular 7TVxAAAAQklEQVQYV2NgoAkQ5uZhYAATDMJcnCAr de la flecha del motor (entre gKtbgGlaIcerQBmiY7DjOCtpQVAIDWO+xjxQ77Gc hasta I8fo28o7RBNltdVtwAAAABJRU5ErkJggg== )
  • Esta combinación de transmisión hidrostática permite una torque constante con velocidad angular variable en la flecha del motor
  • Con desplazamiento 8P4HesEW5tvF4foAAAAASUVORK5CYII=, la bomba actúa como un embrague (clutch)
  • Permite un arranque suave y sin sacudidas con velocidad creciente y torque constante

Bomba  y motor con desplazamiento variable

  • La velocidad angular de motor varia en función del  desplazamiento del motor y de la bomba.
  • El rango de la velocidad angular de la flecha del motor es muy amplio (hasta 70:1)
  • La potencia del sistema es variable en función del la variación del desplazamiento del motor
  • Carácterísticas de la transmisión hidráulica (Potencia / Torque en función de la velocidad angular)

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