Proyecto de INVESTIGACIÓNFUERZA Y PRESIÓN EN EL

ACCIONAR DE UN CILINDRO HIDRÁULICO.

Integrantes:Fernando PEÑA SÁNCHEZOctavio MEDINA MEDINA Jorge SANTIESTEBAN

NECIOSUPEdwin ALVARADO JORGE Benito CHULLUNQUIA CRUZ Oscar ROMERO MERMA Jorge CORTEZ ALACHE

El presente trabajo abordaremos los temas de física como son: Fuerza y presión de accionamiento de un actuador o cilindro hidráulico.

La presión, es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.

Al estudiar el Cargador Frontal Komatsu WA800-3E0, observamos que el fabricante diseña el equipo de aplicación minera, excediendo las condiciones reales de operación. El objetivo es que el equipo se encuentre preparado para superar cualquier obstáculo con operarios capacitados para la operación de estas máquinas.

1.1 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA. ¿Quién es KOMATSU MITSUI MAQUINARIAS

PERÚ SA? Komatsu-Mitsui Maquinarias Perú (KMMP) es una empresa socialmente responsable, proveedora desoluciones integrales y servicio post venta para lossectores de minería y construcción (venta y servicio

demaquinaria amarilla, equipos de generación ymotores).

Komatsu Ltd. Empresa líder mundial en fabricación para equipos de Minería y Construcción.

Mitsui & Co. Una de las empresas comerciales, de inversión y de servicios más diversificadas del mundo.

Cummins Inc. Líder global en la industria energética y el fabricante más importante del mundo de motores diesel de más de 50 HP.

1.2 Marcas y Productos que comercializa en el mercado:

KOMATSU (1921): Sus principales negocios son la fabricación y venta de equipos de construcción y minería, servicios, maquinaria forestal y maquinaria industrial.

CUMMINS (1919): fabricante más importante del mundo de motores diesel de más de 50 HP. Sus principales productos son: Motores, Generadores, Renta de Generadores, Repuestos, Filtros y Lubricantes.

BOMAG Fayad Group(Alemania 1957): Líder mundial en tecnologías de compactación para suelos y asfalto.

productos: Rodillos Vibratorios desde 1.5 hasta 26 Tn, Compactadores para rellenos sanitarios entre 21 a 55 Tn, Estabilizadoras y Recicladoras; así como también cuenta con Rodillos especiales como son el Poligonal y Rompedor de Rocas.

HESNLEY: Fabricantes de elementos de desgaste de excelente calidad y duración. Las herramientas de corte HENSLEY son forjadas con el mejor acero y reciben un tratamiento térmico que permite obtener excelentes resultados a las cargas de impacto.

Komatsu Mitsui, efectúa la venta y distribución de equipos así como los repuestos de toda gama para las marcas Komatsu, Cummins, Bomag y Hensley.

En los talleres del Callao, Komatsu recibió la certificación ISO 9001 asegurando un servicio de calidad cumpliendo con sus procedimientos.

En estas instalaciones del Callao, local principal, se efectúa el Alistamiento de equipos nuevos, asi como la reparación y mantenimiento de equipos, componentes y motores de toda la gama.

En campo u operaciones mineras, Komatsu efectúa el mantenimiento y asesoría técnica de los equipos.

TEORÍA DE APLICACIÓN

El sistema hidráulico en estos equipos consta básicamente de una Bomba, una válvula de control y un actuador (cilindro hidráulico).

El Motor diésel, suministra la potencia mecánica haciendo revolucionar a la Bomba Hidráulica. Esta envía caudal hacia la Válvula de control, esta distribuye el flujo hacia los actuadores.

El actuador o cilindro hidráulico (por ejemplo Lift), mueve el castillo del equipo, con una Fuerza que es proporcional al área de su pistón y a la presión hidráulica.

1. FUERZA: Para determinar la fuerza que ejerce los

cilindros Lift sobre la carga.Donde: F = P . A2. ÁREA: Para determinar el área del pistón, en

suetapa de salir o elevar. Donde: = .𝐀 𝛑 𝐃𝟐𝟒Siendo: - A: Área del pistón.- P: Presión ejercida sobre el área.- F: Fuerza generada.- D: Diámetro del pistón.

3.- Densidad: Para determinar la masa que puede

contener el cucharón, el mismo que debe ser soportado

por los cilindros.Donde: = .𝐦 𝐃 𝐕Para:- D: Densidad- m: masa- V: Volumen

4.- Descomposición de Fuerzas: Nos permitirá

analizar las fuerzas en cada punto de la estructura del

sistema.

Donde: - F : Fuerza resultante - Fx : Fuerza en el eje x - Fy : Fuerza en el eje y

Donde: Mo = F • d ΣMo=0

ΣMo=0Para:- M: momento o Torque- F: fuerza- d: distancia- ΣMo: Sumatoria de Momento

4.1 Peso que debe soportar y elevar los cilindros: Peso del cucharón + peso de la carga + Peso del castillo (equipo de trabajo)

Distribución de carga en la Maquina Peso de la maquina: 102,200 Kg Peso o distribución de carga (Frontal): 59,140 Kg Peso o distribución de carga (Rear): 43,060 Kg Stating Tipping load : 61,090 Kg

Tenemos las siguientes fuerzas que debemos identificar o calcular:

1. Peso del castillo (dato): 8,495 + 1,850 + 593 + 1210 = 12,148 Kg

2. Peso del cucharon vacío (standard 11m3) : 11,430 Kg

3. Peso del material o capacidad de carga del cucharon: X

Capacidad de material o carga en el cucharón :

*Densidad= m/V ; m = D*V ; Del gráfico, para un cucharón de 11m3 y

una densidad de 1800 Kg/m3, se determina la masa y peso del material.

m = (1800Kg/m3)* (11m3) = 19,800 kg

Peso Total a Levantar = Peso del cucharón + peso del material + Peso del castillo Peso total a levantar = 11,430 + 19,800 + 12148 = 43,378 Kg

Por descomposición de Fuerzas y ∑Mo=0 (en A)

R*d - W1cos34°*(d1) – W2cos34°(d2) = 0 Donde: W1 (Peso del cucharon + material) = 11,430 +

19,800 = 31,230 Kg W2 (Peso del castillO) = 12,148 Kg R (1300mm) =31230Kg*Cos34°(5150mm) +

12148Kg*cos34°(2577mm)

R = 122,631 Kg

Presión máxima o de alivio del sistema hidraulico: 320 +10/-13 kg/cm2

Calculo de la Fuerza hidraulica de los cilindros:

F = P . A Fuerza = 320 kg/cm2 x 530.92 Kg Fuerza cilindro Lift = 174,675.69 kg

Fuerza ejercida por los 2 cilindros = 349,351.38 kg

  La Fuerza de izaje de los

cilindros a su máxima presión de 320 bar es 349,351.38 kg. Por tanto, los cilindros están en la capacidad de levantar los 43,378 Kg del material del cucharon y del equipo de Trabajo al mismo tiempo.

Sin embargo, no se debe incrementar el peso o capacidad en el cucharón, debido a que nos acercamos a la carga de vuelco (Stating Tipping load). El fabricante recomienda que la carga de izaje no exceda el 50% del Stating Tipping load.

En operación, para levantar material suelto es suficiente que el sistema alcance los 115.48 Kg/cm2. Solo utilizará su máxima presión de alivio de 320 kg/cm2 cuando el material se encuentre compactado (por ejemplo en un cerro concentrado con rocas). Para esta condición, el equipo se estará aproximando al Stating Tipping Load (Para este caso 61,090 Kg)