Ejercicio de Neumática Fluidsim PDF

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Descripción de cómo ejecutar una secuencia neumática de tres grupos en Fluidsim...

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MEMORIA DESCRIPTIVA TAREA 1. EJERCICIO DE NEUMÁTICA. DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRES CILINDROS.

Carlos V.

Enero 2021

Contenido 1.

OBJETO DE LA TAREA ........................................................................................................ 3

2.

PANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................................... 3

3.

DESARROLLO DEL PROBLEMA ........................................................................................... 3

4.

DISEÑO DEL CIRCUITO ...................................................................................................... 4

5.

LISTADO DE COMPONENTES SELECCIONADOS .................................................................6

6.

CRITERIO DE SELECCION DE LOS COMPONENTES.............................................................. 6

2 Carlos V.

ASIGNATURA ACCIONAMIENTOS OLEOHIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS: SELECCIÓN, INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO (Curso 2020-2021) Grado en Ingeniería Mecánica

Tarea 1: Diseño de un sistema neumático. 1. OBJETO DE LA TAREA El objetivo de la tarea consiste en el diseño de un sistema de tres cilindros que reaccionen mediante accionamiento neumático mediante el uso del software FluidSIM Pneumatics.

2. PANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Se desea que un sistema de tres cilindros (dos de doble efecto y uno de simple efecto) se active a partir de un pulsado m, y se pare de un pulsador p. Cuando p se pulse, los cilindros deberán acabar la secuencia asignada y estos quedarán en su posición inicial.

3. DESARROLLO DEL PROBLEMA Para el desarrollo del problema se han adjuntado en la descripción del problema propuesto una tabla en la cual se muestran las especificaciones fundamentales del circuito, la tabla es la siguiente:

Extrayendo los datos de la tabla y del enunciado se obtiene que son dos los cilindros de doble efecto son (A y B), y uno de simple efecto (C), los cuales realizan la siguiente secuencia:

La secuencia se iniciará mediante un pulsador p, que pondrá en marcha el circuito neumático. Por otro lado, se requiere de otro pulsador de parada, el cual al accionar consiga terminar la secuencia sin interrumpir el ciclo, y que esté vuelva a la posición de inicio. Los cilindros empleados deben soportar una presión de 8 bares por parte del sistema de alimentación. Estos a su vez deben de ser capaces de ejercer una fuerza de avance de 4100

3 Carlos V.

N (A), 2100 N (B) y 240 N (C), siendo la carrera de cada uno de 300 mm (A), 75 mm (B), 25 mm (C).

4. DISEÑO DEL CIRCUITO Para este tipo de diseños lo primera que debe hacerse es estudiar la secuencia que va a seguir el circuito y separarla en movimientos por grupo para su correcto funcionamiento. Dado que la secuencia tiene seis etapas distintas, y estas están distribuidas como (C-, B+, B-, A+, A-, C+), se observa que esta debe ir distribuida en grupos de dos, ya que una de las condiciones que debe seguir es que no puede haber letras repetidas en un mismo grupo, por tanto, los éstos van a pertenecer a los siguientes: -

G1: C-, B+ G2: B-, A+ G3: A-, C+

Una vez elegidos, al tratarse de un problema de tres cilindros debe emplearse el método de la cascada para su resolución. El esquema del circuito está incluido en la página 5 (Figura 1). El método de cascada es un método sistemático para diseñar circuitos neumáticos que permite encontrar la solución siguiendo unos pasos determinados y eliminar con ello las condiciones de bloqueo que se presentan en el diagrama de funcionamiento. Se disponen de seis finales de carrera, uno para cada movimiento de salida o vuelta del cilindro, es decir, un final de carrera colocado al principio de cada actuador y otro colocado al final. La función de estos finales de carrera es detectar la posición en caso de contacto con el vástago de cada actuador, por tanto, estos se encargan de enviar la presión tras dicho contacto con tal de que el ciclo continúe con su secuencia. Los finales de carrera se nombran con los subíndices (0 y 1), por tanto, para A estos serán (A0 para el principio y A1 para el final), para B (B0 para el principio y B1 para el final) y por último C (C0 para el principio y C1 para el final). El primer paso para el diseñó ha sido la elección de las distintas válvulas y actuadores que se van a emplear en el montaje del circuito. Por tanto, son necesarios seis finales de carrera de 3/2 vías, tres actuadores, 6 válvulas de 5/2 vías (tres para los actuadores, dos para las válvulas de memoria y uno para la distribución de la marcha/paro), dos pulsadores, tres válvulas de simultaneidad para el cambio de cada grupo y una fuente de alimentación. Una vez se realiza la selección de los componentes es necesario colocar una canal de aire para cada grupo. Con esto preparado ya puede empezarse al montaje del sistema. Primero se conectan los actuadores a las tres válvulas correspondientes. Estas válvulas tendrán una salida para cada movimiento, es decir, una salida para A+ y otra para A- por ejemplo. Una vez asignadas las salidas debe conectarse el primer movimiento de cada grupo a su respectivo canal de aire que se ha mencionado anteriormente. Por lo tanto “C-“ se conectará al “G1”, “B-“ se conectará al “G2” y “A-“ se conectará al G3.

4 Carlos V.

Tras este paso, cada final de carrera activado para cada uno de los movimientos anteriores activa el siguiente movimiento de su grupo, por tanto, hay que conectar los finales de carrera con las válvulas que pilotan el siguiente movimiento: “C0” con “B+”, “B0” con “A+” y “A0” con C+, y cada válvula con su grupo correspondiente. El siguiente paso es conectar las válvulas con función de memoria. Estas se encargan de realizar el movimiento final del cambio de grupo de cada final de carrera, por lo que “B1” se conectará con la memoria por el camino “E2”, y esta enviará la presión al “G2” para que se distribuya por el grupo al que ha sido asignado. “A1” se conectará por el camino “E3” para cambiar la presión al “G3”. Finalmente, el último movimiento de cambio de grupo es el primero que debe iniciar la secuencia, por lo que “C1” se conectará al “E1” que este a su vez hará que la presión se distribuya por “G1”. Para el método de cascada con tres grupos la manera de montaje de las dos válvulas de memoria viene ya predefinida como se muestra la (Figura 1) del montaje. Las dos válvulas de memoria se conectan entre sí, donde la primera recibe la alimentación del aire directamente de la fuente y la segunda la recibe de la válvula anterior.

Figura 1

5 Carlos V.

Las válvulas de memoria están dispuestas entre sí de manera que, al iniciar la secuencia, las conexiones entre ambas válvulas estén dispuestas para alimentar directamente la presión al “G1”. Los grupos son asignados por las tres válvulas de simultaneidad. Éstas se alimentan de la presión del grupo anterior al que preceden, por lo que “E1” da alimentación a válvula de memoria 1 para dar presión a “G3”, “E2” da alimentación a válvula de memoria 2 para dar presión a “G1 y “E3” da alimentación a válvula de memoria 1 para dar presión a “G2”.

5. LISTADO DE COMPONENTES SELECCIONADOS Nº Componente

Código del producto

Cantidad

1

Cilindro A

DSBC-100-300-PPVA-N3

x1

2

Cilindro B

DSBC-Q-63-80-PPVA-N3

x1

3

Cilindro C

DSBC-Q-63-80-PPVA-N3

x1

4

Válvulas 5/2

J-5/2-3/4-D-4

X6

5

Pulsador M/P

VHEF-PTC-M32-M-G14

x2

6

Final de carrera

L-3-1/4-B

x6

6. CRITERIO DE SELECCION DE LOS COMPONENTES El criterio de la selección de los componentes del sistema se ha basado en las exigencias que se demandaban en la tarea, siendo estas tres: la fuerza de avance, la carrera del pistón y la presión de funcionamiento.

Dadas estas características los componentes son los siguientes:

6 Carlos V.

-

Cilindro A: DSBC-100-300-PPVA-N3

Cilindro de doble efecto con amortiguación neumática. Se necesita desarrollar una fuerza de 4100 N a 8 bares de presión. Esto equivale a 3075N a 6 bares. La fuerza de avance es de 4712 N a una presión de 6 bar. -

Cilindro B: DSBC-Q-63-80-PPVA-N3

7 Carlos V.

Cilindro de doble efecto con amortiguación neumática. Se necesita desarrollar una fuerza de 2100 N a 8 bares de presión. Esto equivale a 1575 N a 6 bares. La carrera del cilindro es de 80mm y un diámetro de 63 mm. La fuerza de avances es de 1870 N a presión 6 bar.

-

Cilindro C: DSBC-32-25-PPVA-N3

Este cilindro es de simple efecto, con retorno de muelle. Se desea desarrollar una fuerza de 240 N a 8 bar, que equivalen a 180 N con una presión de 6 bar, y una carrera de 20 mm. El cilindro elegido presenta una carrera de hasta 25 mm y un diámetro de 32 mm, puesto que, para dicho tamaño, cumple con el requerimiento de fuerza de avance (482 N para una presión de 6 bar).

-

Válvula 5/2: J-5/2-3/4-D-A

Para al control del flujo de aire son necesarias 6 válvulas 5/2 accionadas neumáticamente.

8 Carlos V.

-

Pulsador M/P: VHEF-PTC-M32-MG14

La marcha paro es accionada mediante dos válvulas monoestables con accionamiento mecánico.

-

Final de carrera: L-3-1/4-B

Finalmente se emplean 6 válvulas 3/2 monoestables accionadas por rodillo.

La búsqueda de los componentes se ha realizado en la página web adjuntada más abajo. En la búsqueda de éstas se ha tenido en cuenta las especificaciones requeridas en la tarea. https://www.festo.com/es/es/p/cilindro-normalizado-id_DSBC/

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