CALCULO DE ACTUADORES HIDRULICOS1.- Cilindro

2.- Vstago

CALCULO DE CILINDRO HIDRULICOS

a) CLOSED END TYPEb) OPEN END TYPEECUACIN DE LAM para materiales frgiles.- basada en el esfuerzo mximo segn la teora de falla, es aplicable para los dos tipos (open y end type)donde t = espesor de paredSd = Esfuerzo de DiseoP = presin mxima en el cilindroDi = Dimetro Interiorf( tipo de sujecin, material, tipo de cilindro

ECUACIN DE CLAVARINO.- es aplicable para cilindros Closed end de pared gruesa y materiales dctiles, esta basada en la teora del esfuerzo mximo.Cuando un material dctil es usado para un cilindro de pared gruesa (Open end) la ecuacin de BIRNIE es mas aplicable ya que tambin esta basada en el esfuerzo mximo segn la teora de falla, y tiene la siguiente forma.

despus de haber calculado el espesor del cilindro, el valor obtenido debe de checarse para determinar si la expansin diametral es tambin grande para las condiciones de presin mxima, esto puede obtenerse mediante el clculo de la expansin diametral e correspondiente al esfuerzo actual como sigue:DIMETRO DEL VSTAGO.Las dimensiones correctas del vstago es uno de los clculos ms importantes en el diseo de circuitos hidrulicos y neumticos.Para un cilindro en condiciones de trabajo consistente en estirar la carga, el vstago esta en tensin, al no estar sujeto a resistencia de oposicin, en estas condiciones un simple anlisis de esfuerzos para el esfuerzo de tensin en el vstago y el esfuerzo cortante entre el embolo y el vstago es todo lo requerido.Cuando el vstago esta cargado recibe esfuerzos de compresin pudindose comportar como columna esbelta.

PANDEOEl calculo de pandeo se realiza generalmente por EULER ya que se considera el cilindro como columna esbelta.Carga de pandeo En donde E = Modulo de Elasticidad K/cm2J = momento de Inercia = pd4/64.sk = Longitud libre de pandeosegn los arreglos de sujecin de los cilindros, se muestra la longitud libre a considerar para los distintos casos.La mxima carga de servicio para los cilindros se puede calcular mediante

F = K/S , en donde S = factor de seguridad ( valido de 2.5 a 3.5)

Para el diseo del vstago en compresin se recomienda un mtodo general derivado de SWAGE COLUMN STRUT THEORY ASSOCIATED UIT AIRCRAFT.Los vstagos de cilindros calculados por este mtodo, tienen resultados conservadores en peso pero adecuados en resistencia, ya que consideran todos los esfuerzos posibles a que puede estar sometido un cilindro.The composite swaged-column formula es:Ia = Momento de inercia del cilindroIb = Momento de inercia del vstagoLa = Longitud de la seccin del cilindro.Lb = Longitud de la seccin del vstago.F = Fuerza de carga del cilindroEa = Modulo de elasticidad del cilindroEb = Modulo de Elasticidad del vstago

MOTORES HIDRULICOS

Actuadores hidrulicos de rotacin limitadaCapacidad de giro 2801 paletaPar transmitido de 1 a 3 millones de lb-plg.Presin de trabajo > 5000 psiCapacidad de giro 1802 paletasPar transmitido, el doble del que transmite el de 1 paletaPresin de trabajo > 1000 psiRR = radio exterior del rotorRV = Radio exterior de la paletaL = ancho de la paletap = presion hidrulicaA = Superficie de la paleta en contacto con el fluidoF = fuerza hidrulica actuando sobre la paletaT = Par desarrollado F = p A = p(RV-RR)L = VD = p(RV2-RR2)L

motor de engranespresin de trabajo > 2000 psivelocidad de trabajo > 2400 rpmgasto volumtrico mximo 150 gpmMotor de paletaspresin de trabajo > 2500 psivelocidad de trabajo > 4000 rpmgasto volumtrico mximo 250 gpmMotor de mbolosDesplazamiento fijoDesplazamiento variableLa velocidad de giro y el par transmitido dependen del ngulo entre el block de cilindros y el eje motrizpara ngulo grande, desplazamiento alto y par elevado; pero velocidad bajael ngulo varia normalmente entre 7 a 30 mximolos motores de pistn son los mas eficientes entre los mencionados y son capaces de operar a altas velocidades y presiones.Velocidades de operacin hasta de 12000 rpmPresiones de trabajo hasta de 5000 psiGasto volumtrico > 450 gpm para motores grandesEl par terico de un motor hidrulico puede ser calculado por la misma ecuacin

idntica a la que se usa en actuadores hidrulicos

LA potencia de salida puede calcularse por medio de la siguiente ecuacin.n en rpm, VD en plg3, p en psicomo en el caso de bombas, se relaciona el caudal por medio del desplazamiento volumtrico a travs de la ecuacin;

Q en gpmRENDIMIENTOS DE MOTORES HIDRULICOSEl rendimiento depende de los sellos adecuados tanto a la entrada como a la salida del motor, evitando tambin las fugas internas como externas.- para motores de engranes70 < h < 75%- para motores de paletas75 < h< 85%- para motores de embolo85 < h < 95%algunos sistemas requieren que el motor arranque bajo carga, por lo que se debe de incluir un factor de par cuando se realizan los clculos, por ejemplo nicamente cerca del 80% del par mximo puede ser transmitido si el motor es requerido para que arranque bajo carga o que opere a velocidades menores de 500 rpm.

MOTORES NEUMTICOS

El ngulo de giro no esta limitado como en los motores hidrulicos, es uno de los elementos de trabajo mas empleados en la actualidad, y segn su concepcin se distinguen:Embolo radialMotores de emboloEmbolo axialMotores de aletasMotores de engranajesTurbomotores.MOTORES DE EMBOLO.En los motores de embolo, la potencia depende de la presin de entrada, del numero de mbolos, de la superficie y la velocidad de estos.Estos motores giran en ambos sentidosVelocidad mxima5000 rpmPotencia a presin normal 2 a 2.5 CVMOTORES DE ALETAS.Un rotor excntrico dotado de ranuras gira dentro de una cmara cilndrica, en las ranuras se deslizan aletas que son empujadas contra la pared del cilindro por efecto de la fuerza centrfuga garantizando de esta manera la estanqueidad de las diversas cmaras. Por regla general estos motores tienen de 3 a 10 aletas.Velocidad de trabajode 3000 a 8500 rpm.Potencia desarrollada de 0.1 a 24 CV

MOTOR DE ENGRANAJES.En estos motores el par de rotacin es generado por la presin que ejerce el aire sobre los flancos de los dientes de piones engranados, uno de los piones es solidario con el eje motriz, estos motores sirven de maquinas propulsoras de gran potencia, tienen la posibilidad de ser reversibles, los engranes utilizados pueden ser rectos o helicoidales Potencia desarrollada60 CV

TURBOMOTORES.Pueden utilizarse nicamente para potencias pequeas obtenindose velocidades muy altas ( velocidades hasta de 500000 rpm) el principio de funcionamiento es inverso al de los turbocompresores.