Motores hslt + reductora

Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios [Epicicloidal]

Esquema de Aplicación y Desarrollo de un Caso

El equipo impulsor funciona como un sistema de Alta y Baja presión. Por lo que, ya de entrada, el sistema tendrá dos velocidades y dos pares de suministro a la misma potencia.La reductora hará que las velocidades sean reducidas y los pares elevados.Por tanto, el conjunto general es un sistema de Par elevado y marcha lenta, con la posibilidad de dos pares y dos velocidades para la misma potencia.


Reductora de Planetarios [Epicicloidal]

Eje de Salida

Eje de Entrada



Soles

Soles

Planetas

Planetas

CoronasCoronas


Zs1 Zs2

Zc1

Zc2

Eje de Entrada

nERMER

Eje de Salida

nSRMSR



Zs1

Zs2

Zc1

Zc2

MRER

SR

MRERERERSR

MRERERSRSR

ERSR

Rk

MM

RnMknMRnMnM

knn

Zc2Zc1Zs2Zs1

Zc2Zs2

Zc1Zs1k

RMREl rendimiento mecánico de una reductora de planetarios puede estimarse como 0,98n siendo n el número de etapas. O sea, en este caso: 0,98x0,98=0,96


nERMER

nSRMSR


Nuestras Necesidades

Nos han pedido un sistema oleohidráulico capaz de darnos:1000 N.m a 150 rpmO bien 500 N.m a 300 rpmPor tanto nos han pedido una potencia de salida igual para el conjunto motor reductora, pero con dos velocidades. La velocidad angular y la potencia de salida serían:

Kw 15,7 watios157004.31500 M W

rad/s. 31.4 60

300260

n2

Para satisfacer la necesidad de tener dos velocidades. Ideamos un circuito oleohidráulico basado en un sistema de Alta presión y Baja presión con dos bombas iguales.También buscamos una reductora de planetarios para esa potencia de 15,7 Kw. y dicho par máximo o mayor, con una multiplicación hacia el motor oleohidráulico que le obliguen a ir a altas revoluciones (cuando la velocidad sea de 300 rpm en su salida) pero dentro del margen en el que se encuentre a gusto el motor.


Zs1=12

Zs2=16

Zc1=40

12,0k04046121k

Zc2Zc1Zs2Zs1

Zc2Zs2

Zc1Zs1k

Rmr=0,96

Disponemos de una reductora de planetarios asequible a la transmisión del par y la potencia con un rendimiento mecánico de 0,96 y con un coeficiente de reducción k de:

Zc2=40



Aplicando los Parámetros de Salida

Zs1=12

Zs2=16

Zc1=40

RMR=0,96

Buscando y aplicando el desarrollo de la máxima potencia y par (cuando se hace trabajar solo a una bomba a la máxima presión) tendremos:MSR=1000 N.m NSR= 150 rpm

Zc2=40

rpm 12500,12150

knn

N.m 12512,00,961000k

RMM

kRM

neRnMM

RnMnM

SRER

MR

SRER

MR

SR

MR

SRSRER

MRERERSRSR


Los Requisitos para el Motor Oleohidráulico

Averiguados los requisitos del del motor oleohidráulico trabajando solo una bomba y la máxima presión:MER=125 N.m nER= 1250 rpmConsiderando un motor de engranajes que alcance una P = 180 bar, tendremos:

12501000QV

V1000Q2501

V1000Qn

SM0M

0M

SM

0M

SMER

MMSM

MMSM

MMSM

MM0M

R36,17Q

R25120

10001801250Q

R25120

1000Q1250180

RVM20ΔP


La Cilindrada o Desplazamiento del Motor Oleohidráulico

Por tanto si consideramos para el motor:RVM=0,97 y RMM=0,98

/r.cm 5,44V1250

10006,55V1250

1000QV

lit./min. 6,550,9836,17

R36,17Q

30M

0MSM

0M

MMSM

Consultado el catálogo de Rexroth de este enlace:Motores de engranajes con dentado exterior AZMG

Vemos que podemos optar al TN 45 con una presión de 180 bar con picos de arranque de 210 bar y 2600 rpm:

https://www.boschrexroth.com/ics/Vornavigation/Vornavi.cfm?Language=ES&VHist=Start,p537305,p537320&PageID=p543002


La Cilindrada o Desplazamiento de la Bomba

Puesto que la cilindrada del motor hemos decidido que sea de 45 cm3/r. yRVM=0,97 y RMM=0,98 tendremos que:

/r.cm 54,401480

061000n

Q1000V

lit./min. 600,9758

0,97Q

0,97QQ

lit./min. 580,97

25,560,97QQ

lit./min. 25,561000

5412501000

V1250Q

3B0B

EMUTBB

SMEM

0MSM

Consultado el catálogo de Rexroth de este enlace:Bombas de engranajes con dentado exterior AZPG

Vemos que podemos optar al TN 40 por poca diferencia, pudiendo trabajar de sobra a las presiones que puede soportar el motor oleohidráulico.

https://www.boschrexroth.com/ics/Vornavigation/Vornavi.cfm?Language=ES&VHist=Start,p537304,p537303&PageID=p542496


Datos Oleohidráulicos del Caso

Dos bombas impulsoras iguales bajo el principio del sistema de Alta y Baja presión y que, por tanto, generarán en el motor oleohidráulico dos velocidades y dos pares.La cilindrada o desplazamiento de las Bombas:V0B=40 cm3/r.RVB=0,97 y RMB=0,98Siendo la cilindrada o desplazamiento del motor:V0M=45 cm3/r.RVM=0,97 y RMM=0,98Siendo las r./min. Del motor eléctrico: 1480 rpmLa válvula de presión de máxima está tarada a: 180 bar.La válvula de presión de mínima está tarada a: 90 bar.El presostato de máxima PSX está tarado a: 90 bar.El presostato de mínima PSM está tarado a: 80 bar.


Arranque del Motor Eléctrico

Al estar a tanque el venting común de las dos válvulas de presión y seguridad, a través de los distribuidores de las bobinas Y1 e Y2, las dos bombas cada una con su caudal de utilización están en descarga

Y1=0

Y2=0

lit./min. 42,5797,02,95RQQ

lit./min. 2,591000

0414801000

V1480Q

VBBUTB

0MB


Puesta en Carga de las Dos Bombas

Pero en cuanto se excita Y1 las dos válvulas de descarga y seguridad se cierran y los caudales de las dos bombas se dirigen a impulsar el motor.

Y1=1

Y2=0

lit./min. 84,11442,572Q2Qlit./min. 42,5797,02,95RQQ

UTBEM

VBBUTB

QEM


Apertura casi Instantánea de la Válvula de Paro y Amortiguación

Prácticamente en el mismo instante, la válvula de paro y amortiguación se abre al pilotarse el distribuidor que controla su venting, y los caudales de las dos bombas impulsan el motor al permitirse su circulación.

Y1=1

Y2=0

lit./min. 4,11197,084,114RQ2Qlit./min. 84,11442,572Q2Q

lit./min. 42,5797,02,95RQQ

VMUTBSM

UTBEM

VBBUTB

QEMQSM

Lo que hace que el motor oleohidráulico tenga unas revoluciones de:

rpm. 297 12,055,2475knn

rpm. 2475,5545

4,1111000V

Q1000n

ERSR

0M

SMER

Que prácticamente son las mismas que las 300 rpm que se buscaban a priori o las máximas del motor oleohidráulico de 2600.


Entrega de Par Bajo máximo contra el Par Resistente y P que lo Genera

Las 297 rpm se mantendrán siempre que no se supere la presión de 90 bar. A la que está tarado el presostato PSX.Por lo que el par máximo que se puede entregar a estas revoluciones de 297 rpm. Será:

Y1=1

Y2=0

N.m 527 12,0

2,63k

MM

N.m 2,63M20

98,0459020

RVPM

ER90SR90

ER90

MM0M90

QEMQSM

Que prácticamente es el mismo que el de 500 N.m que se buscaba a priori.

Rpm = 297

Par Resistente < 527 N.m


Preparándose para la Entrega de Par Elevado

Antes de que el par resistente sea mayor de 527 N.m alcanzándose una P=90 bars. Ocurre que se alcanza la presión que activa el presostato de mínima PSN , lo que hace que se excite la bobina Y2, Y2=1.Lo cual no afecta al funcionamiento en sí de la oleohidráulica, sino que prepara a la misma para cuando se active el presostato de máxima PSX.

Y1=1

Y2=1

QEMQSM

Rpm = 297

Par Resistente < 527 N.m


Entrega de Par Elevado máximo contra el Par Resistente y Revoluciones

Cuando se activa el presostato de máxima PSX por haber superado el par resistente los 527 N.m , entonces se desexcita Y1 , Y1=0 Lo que pone una bomba en descarga y se hace trabajar solo a una.[Si al cabo de unos segundos de activarse el presostato de mínima PSN no se ha vuelto a desactivar ese mismo presostato, entonces deberá desexcitarse de nuevo Y2 y volver a excitarse Y1. Esta es la función fundamental del presostato de mínima PSN. Para no poner en sobrecarga el motor eléctrico.]En esta situación en la que actúa la bomba de alta, tendremos:

Y1=0

Y2=1

QEMQSM

Par Resistente > 527 N.m

Rpm = 148,5

lit./min. 7,5597,042,57RQQlit./min. 42,57QQ

VMEMSM

UTBEM

rpm. 148,5 12,072,2371knn

rpm. 72,237145

7,551000V

Q1000n

ERSR

0M

SMER

Algo más pequeña que la de 150 rpm prevista.


Entrega de Par Elevado máximo contra el Par Resistente y P que lo Genera

Y1=0

Y2=1

QEMQSM


Rpm = 148,5

Las 148,5 rpm se mantendrán siempre que el par resistente no decrezca por debajo de 527 N.mEn cuyo caso se se desexcitaría Y2 y se excitaría Y1.Aunque podría ocurrir al alcanzar el par elevado máximo que vamos a calcular ahora, en sus proximidades, abriera la válvula de seguridad y, manteniéndolo, la velocidad de rotación se redujese e, incluso, parase.

N.m 1054 12,0

4,126k

MM

N.m 4,126M20

98,04518020

RVPM

ER180SR90

ER90

MM0M180

Algo mayor que el de 1000 N.m previsto.


Transitorio de Velocidad Máxima a Mínima - Absorción de Energía Cinética

Y1=0

Y2=1

QEMQSM


Rpm = 148,5

Al pasar de las altas revoluciones de 297 rpm a las de 148,5 puesto que el sistema puede ser muy másico.Podría ocurrir que durante un instante la energía cinética se ocupara del par resistente, incluso siendo elevado, provocando un decreciendo de la presión en el lado de entrada del motor. De ser así entraría durante un microinstante la válvula de amortiguación tarada a 210 bars, para absorber el exceso de energía.


Retirada de la Carga del Par Resistente

Si se retira la carga del par resistente, llegan a desactivarse los presostatos con el sistema aún activo al estar excitada la bobina Y1, y1=1 . Bajará la presión, pero no tanto como para que se active la válvula de paro al despilotarse el distribuidor que la controla.Como consecuencia trabajarán las dos bombas y las revoluciones aumentarán a 297En estas condiciones sin carga podríamos parar el sistema desexcitando la bobina Y1 como paso previo al paro total.

Y1=1

Y2=0

QEMQSM

Rpm = 297

Par Resistente =0 N.m


Paro del Sistema y Amortiguación

En estas condiciones, sin carga, podríamos parar el sistema desexcitando la bobina Y1Entonces al quedar sin presión el venting y con el el sistema, se despilotará el distribuidor que controla el venting de la válvula de amortiguación, cerrándola y poniéndola en carga de 210 bars.Absorbiendo así toda la energía cinética de este sistema másico hasta detenerlo, obteniendo la parada final.

QEMQSM

Rpm = 297

Par Resistente =0 N.m

Y1=0

Y2=0


Parada Final


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