Ingeniero de Minas
Mecanismo de barnizado
MECANISMO DE BARNIZADO
E.S.T.I. MINAS
Asignatura: Hidráulica y neumática
ÍNDICE
DESCRIPCIÓN DEL MECANISMO 2
ILUSTRACIÓN DEL MECANISMO 2
ESQUEMA LÓGICO DEL MECANISMO 4
EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL ESQUEMA LÓGICO 5
ESQUEMA DE MONTAJE 6
CUADRO DE SECUENCIA 7
7. DIAGRAMA ESPACIO - FASE Y DIAGRAMA DE MANDO 8
NIVELES DE REPRESENTACIÓN 9
CÁLCULOS 10
9.1. CÁLCULO DE FUERZAS DE AVANCE Y RETROCESO EN LOS CILINDROS 10
9.2. CÁLCULO DEL CONSUMO DE AIRE Y EL CAUDAL EN LOS CILINDROS 12
9.3 DIAMETRO DE LAS TUBERIAS 15
10. LISTA DE COMPONENTES 16
DESCRIPCIÓN DEL MECANISMO
El dispositivo consiste en:
Un detector advierte la presencia de un objeto, proveniente de una cinta transportadora, y un cilindro lo introduce en la máquina de barnizado, previa apertura de sus puertas. Allí la pieza permanece durante el proceso de barnizado, durante el cual las puertas permanecen cerradas. Al finalizar este periodo, el “falso suelo” sobre el que se sustenta la pieza se abre, cayendo entonces sobre una tolva de recogida situada bajo la máquina. Este proceso de apertura es lento para que el barniz pueda secar lo suficiente antes de caer a la tolva.
ILUSTRACIÓN DEL MECANISMO
ESQUEMA LÓGICO DEL MECANISMO
EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL ESQUEMA LÓGICO
El detector advierte la presencia del objeto y envía la señal para que pase el aire a la válvula 1.2, y tras ella, al émbolo del cilindro 1.1. Este movimiento de salida del vástago está influenciado por una válvula estranguladora al 67% con la que consigue una marcha más lenta. En su movimiento acciona el final de carrera A a su salida, y el B al final del recorrido.
El final de carrera B, en la válvula 1.4, permite que pase el aire hasta la válvula 1.2, y hasta el cilindro 1.1, con lo que le empuja de nuevo hacia la izquierda. (El movimiento de retorno está influenciado por una válvula estranguladora al 50% con la que se consigue un retroceso más rápido).
El final de carrera A indica a la válvula 1.7 que deje pasar el aire. Discurre por unas válvulas selectoras hasta la válvula 2-3.2 pasando el aire a empujar los émbolos de los cilindros 2.1 y 3.1 hacia la derecha. (Apertura de las puertas).
El cilindro 3.1 acciona el final de carrera D y después el C.
El final de carrera C acciona la válvula 2-3.4, haciendo pasar el aire hacia el temporizador primero (2-3.9), atravesándolo a los 1,8 segundos para volver a la válvula 2-3.2, para que el aire empuje de nuevo los vástagos de los cilindros 2.1 y 3.1, esta vez hacia la izquierda.
Las válvulas 2-3.3 y 2-3.5 son pulsadores que permiten abrir y cerrar las puertas cuando se desee.
El final de carrera D acciona la válvula 2.3-6, permitiendo así pasar el aire hacia el temporizador 4.5, que tras el tiempo que tarda el mecanismo el rociar el objeto con barniz, deja pasar el aire hacia el temporizador normalmente abierto 4.6, la válvula 4.2, y hasta el cilindro 4.1, para empujar su vástago (inicialmente fuera) hacia la izquierda. El vástago acciona al final de su recorrido un final de carrera E.
El final de carrera E se coloca en la válvula 4.3, para que el aire pase hasta la válvula 4.2 y llegue a empujar el vástago del cilindro 4.3, que estaba dentro, hacia afuera de nuevo.
Así se ha conseguido llegar a la situación de reposo inicial.
ESQUEMA DE MONTAJE
6. CUADRO DE SECUENCIA:
CILINDRO | ||||
ETAPA | 1 | 2 | 3 | 4 |
1 | + | |||
2 | + | + | + | |
3 | - | |||
4 | - | - | ||
5 | - | |||
6 | + |
ETAPA 1: Detección de la pieza y alimentación
ETAPA 2: Apertura de puertas
ETAPA 3: Regreso del vástago
ETAPA 4: Cierre de puertas
ETAPA 5: Apertura de la trampilla
ETAPA 6: Cierre de la trampilla
7. DIAGRAMA ESPACIO - FASE Y DIAGRAMA DE MANDO:
8. NIVELES DE REPRESENTACIÓN
CÁLCULOS
9.1. CÁLCULO DE FUERZAS DE AVANCE Y RETROCESO EN LOS CILINDROS
d= diámetro del vástago
D=diámetro del émbolo
p=presión
R=coeficiente de rendimiento
C=carrera del vástago
n=número de ciclos por minuto
Hemos considerado 1 ciclo/minuto
F avance =
F retroceso =
CILINDRO 1
F = ma F = 15Kg 9,8m/s2 F = 147N
F = pS S = 147N/6bar S = 24,5 cm2
24,5cm2 = D = 5,687 cm
Elección : D=63 mm d=22 mm
Calculamos las fuerzas de avance y retroceso reales :
Favance=
Fa=177,68 N
F retroceso =
Fr=156 N
CILINDRO 2-3
F = ma F = 10kg 9,8m/s2 F= 98 N
F = pS S = 98N/6bar S = 16,33 cm2
16,33 cm2 = D =4,56cm
Elección: D=50 mm d= 18 mm
F avance =
Fa=112 N
F retroceso =
Fr=97,38 N
CILINDRO 4
F = ma F = 19 kg 9,8m/s2 F = 186,2 N
F = pS S =186,2N/6bar S = 31cm2
31cm2 = D =6,28 cm
Elección; D=63 mm d=22 mm
F avance =
Fa=177,68 N
F retroceso =
Fr=156 N
9.2. CÁLCULO DEL CONSUMO DE AIRE Y EL CAUDAL EN LOS CILINDROS
CILINDRO 1: cilindro de doble efecto DNU-63-- PPV-A-S6
V (consumo de aire) =
Q (caudal) =
V avance = SL Va = 24,5 cm2 200 cm Va = 4900 cm3
D émbolo = 63 mm
S émbolo= Se=31,17 cm2
V avance = SL Va=31,17 cm2 200 cm Va=6234 cm3
d vástago = 22 mm
S vástago = S v = 3,8 cm2
Vvástago = 3,8 cm2 200 cm V v = 760,26 cm3
V retroceso = Va - Vv V retroceso = 6234 cm3 -760,26 cm3
V retroceso = 5473,74 cm3
V total = Va + Vr V total =6234 cm3 + 5473,74 cm3
V total = 11707,74 cm3
Q = 11707,74 cm3 /min
CILINDROS 2-3: cilindro de doble efecto DNU-50-- PPV-A-S6
V (consumo de aire) =
Q (caudal) =
V avance = SL Va = 16,36cm2 75 cm Va = 1227 cm3
D émbolo = 50 mm
S émbolo= Se= 19,63 cm2
V avance = SL Va=19,63 cm275 cm Va=1472,25 cm3
d vástago = 18 mm
S vástago = S v = 2,54 cm2
Vvástago = 2,54cm2 75 cm V v = 190,5 cm3
V retroceso = Va - Vv V retroceso =1472,25 cm3 - 190,5 cm3
V retroceso = 1281,75 cm3
V total = Va + Vr V total =1472,25 cm3 +1281,75 cm3
V total = 2754 cm3
Q =2754 cm3 /min
CILINDRO 4: cilindro de doble efecto DNU-63-- PPV-A-S6
V (consumo de aire) =
Q (caudal) =
V avance = SL Va = 31 cm2 100 cm Va = 3100 cm3
D émbolo = 63 mm
Sémbolo= Se=31,17 cm2
V avance = SL Va=31,17 cm2100 cm Va=3117,24 cm3
d vástago = 22 mm
S vástago = S v = 3,8 cm2
Vvástago = 3,8cm2 100 cm V v = 380 cm3
V retroceso = Va - Vv V retroceso = 3117,24 cm3 - 380 cm3
V retroceso = 2737,24 cm3
V total = Va + Vr V total = 3117,24 cm3 + 2737,24 cm3
V total = 5854,48 cm3
Q = 5854,48 cm3/min
VOLUMEN TOTAL DEL COMPRESOR
Elegimos el depósito dependiendo del caudal del compresor, la potencia, caudal de la instalación o demandado por la instalación.
Q=5854,48 cm3/min +2(2754 cm3 /min) +11707,74 cm3 /min= 23070,22 cm3 /min
Q=23,07 l/min
Sobreestimamos el caudal en un 4%
Q=1,04x23,07 Q=24 l/min
El volumen del depósito dependerá de la demanda de aire y de la potencia del compresor
V=kQ
K=0,2-0,4
V=0,4x24
V=9,6 m3
9.3. DIÁMETRO DE LAS TUBERIAS
Para su cálculo utilizamos el ábaco correspondiente.
10. LISTA DE COMPONENTES
-
CILINDROS:
CILINDROS 1-4: DNU-63-- PPV-A-S6
CILINDROS 2-3 : DNU-50-- PPV-A-S6
-
VALVULA DE ESTRANGULACION Y ANTIRRETORNO
-
VALVULA TEMPORIZADORA
-
VALVULA NEUMÁTICA
-
VALVULA CON RODILLO ESCAMOTEABLE L-3-M5
-
VALVULA CON RODILLO R-3-M5
-
VALVULA DE PULSADOR K-3-M5
-
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
14
Dispositivos actuadores
Fuente de energía
Elemento de control final
Señales de control
Elemento de procesamiento
Procesador de señales
Elementos de entrada
Señales de entrada
Fuente de energía
Alimentación
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