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

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• ESQUEMA LÓGICO DEL MECANISMO

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• 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.

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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: 5

CILINDRO ETAPA 1 2 3 4 5 6

1 + + −

2

3

+

+

−

−

4

− +

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:

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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 : 7

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

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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

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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

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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.

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• 10. LISTA DE COMPONENTES • CILINDROS: 12

CILINDROS 1−4: DNU−63−− PPV−A−S6

CILINDROS 2−3 : DNU−50−− PPV−A−S6

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• VALVULA DE ESTRANGULACION Y ANTIRRETORNO

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• VALVULA TEMPORIZADORA

• VALVULA NEUMÁTICA

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• VALVULA CON RODILLO ESCAMOTEABLE L−3−M5

• VALVULA CON RODILLO R−3−M5

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• VALVULA DE PULSADOR K−3−M5

• UNIDAD DE MANTENIMIENTO

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14 Dispositivos actuadores Fuente de energía Elemento de control final Señales de control Elemento de procesamiento Procesador de señales Elementos de entrada

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Señales de entrada Fuente de energía Alimentación

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