Manual Del Estudiante - Hidráulica en Maquinaria

8/18/2019 Manual Del Estudiante - Hidráulica en Maquinaria

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Curso : Hidráulica en Maquinaria 1 Material del Estudiante

MANUAL DEL ESTUDIANTEINSTRUCCIÓN TÉCNICA

PACI: Programa Acelerado de Conocimientos

IntermediosCURSO: Hidráulica

TEMA: Funcionamiento de Sistemas,Evaluación Excavadora 330D,Cargador 950H y Tractor D8T

Ferreyros S.A.A. Desarrollo TécnicoJorge Gorritti Enero 2008


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INDICE

Página

INDICE 3

DESCRIPCION DEL CURSO 5 Resumen................................................................................................................ 5 Objetivos Generales.............................................................................................. 5

Formulario........................................................................................................................ 6

Módulo 1: Sistema Principales

Lección 1: Sistemas Hidráulicos 29

Lección 2: Sistema Hidráulico Pilotado 30

2.1: Válvula de Control Pilo to..................................................................... 32 2.2: Válvula de Al ivio y Make Up............................................................... 37

Lección 3: Sistema LSPC 41

3.1: Compensación de Presión................................................................... 41

3.2: Funcionamiento de la Bomba LSPC................................................... 47

Lección 4: Sistema PPPC 58

Lección 5: Sistema Hidrostático o Circui to Hidráulico Cerrado................................ 59

Módulo 2: Sistemas Excavadora

Lección 6: Sistema Hidráulico Excavadora 61 Sistema NFC Negative Control Flor........................................................... 62

Lección 7: Bomba Hidráulica Principal 63

7.1 Principio de Operación......................................................................... 64

7.2 Sistema Piloto....................................................................................... 72

7.3 Válvula de Control Principal................................................................ 75

Lección 8: Pruebas

8.1 Pruebas de Rendimiento...................................................................... 77

8.2 Prueba de Presión................................................................................ 83

8.3 Pruebas de Flujo................................................................................... 90



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Módulo 3: Sistemas Tractor

Lección 9: Sistema de Dirección Diferencial 97 9.1 Circuito Hidráulico................................................................................ 99

9.2 Componentes........................................................................................ 101

9.3. Pruebas de Presión ............................................................................. 106

Lección 10: Sistema de Implementos Hidráulicos 107

10.1 Circuito Hidráulico............................................................................. 108

10.2 Bomba de Implementos..................................................................... 109

10.3 Componentes...................................................................................... 111

10.4 Pruebas de Rendimiento.................................................................... 117

10.5 Pruebas de Presión............................................................................. 119

Lección 11: Sistema de Enfriamiento 121 11.1 Circuito Hidráulico ........................................................................... 122

11.2 Pruebas............................................................................................... 126

Módulo 4: Sistemas Cargador

Lección 12: Sistema de Implementos Hidráulicos 127

12.1 Funcionamiento de la Bomba............................................................ 127

12.2 Pruebas de Rendimiento.................................................................... 130

12.3 Válvulas de Control............................................................................ 132 12.4 Circuitos hidrául icos........................................................................... 136

12.5 Prueba de Presiones............................................................................ 140

Lección 13: Sistema de Dirección Convencional 143

13.1 Componentes..................................................................................... 143

13.2 Bomba Dosif icadora .......................................................................... 145

13.3 Circuitos.............................................................................................. 146

13.4 Pruebas .............................................................................................. 148

Lección 14: Sistema de Frenos y Enfriamiento 149

14.1 Componentes...................................................................................... 150

14.2 Válvula de control.............................................................................. 155 14.3 Pruebas Frenos.................................................................................. 158

14.3 Pruebas Circuito de Enfr iamiento..................................................... 160



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DESCRIPCION DEL CURSO

CURSO: HIDRÁULICA

Tiempo de duración: 5 días (40 horas)

Numero de Participantes: 8 Estudiantes

DIRIGIDO A Este curso ha sido diseñado para mecánicos, técnicos de servicio,instructores, comunicadores técnicos, supervisores e ingenieros de servicioque trabajan con maquinaria Caterpillar.

RESUMEN El curso se desarrollará 50% en el aula y 50% en la máquina de acuerdo a ladisponibilidad de esta.

La clase de aula será una presentación de los conceptos de Hidráulica enmáquinas Caterpillar y funcionamiento de los principales sistemas hidráulicos. El estudiante identificará las características y el recorrido del flujo de losprincipales sistemas hidráulicos en máquinas, se ubicarán los componentes yexplicará el funcionamiento del estos sistemas en la Excavadora 330D,Cargador 950H y Tractor D8T

Se realizan las pruebas y calibraciones de acuerdo a los procedimientos delmanual de servicio.

Se incidirá en el procedimiento de Pre Entrega de los Equipos Caterpillar

OBJETIVOSGENERALES

Al término de este curso, los estudiantes estarán en capacidad de realizar lossiguientes procesos:

1. Identificar correctamente la simbología hidráulico y explicar los conceptosbásicos de hidráulica.

2. Explicar el funcionamiento de los principales Sistemas Hidráulicos.

3. Realizar correctamente el seguimiento del flujo hidráulico en losesquemas que se estudien de los Circuitos de las Máquinas

4. Ubicar los componentes hidráulicos principales de las máquinas.

5. Realizar correctamente las pruebas de presión del Sistema Hidráulicos dela Excavadora, Tractor y Cargador.



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1. Índice de términos hidráulicos

Actuador. Dispositivo que convierte la energía hidráulica en energíamecánica, un motor o un cilindro.

Acumulador. Recipiente que contiene un fluido a presión.

Aeración. Aire en un fluido hidráulico, causa problemas en elfuncionamiento del sistema y en los componentes. Área anular. Es el área en forma de anillo, por ejemplo el área del

pistón menos el área de la varilla. Baffle. Dispositivo. Usualmente es un plato en el reservorio para

separar la admisión de una bomba y las líneas de retorno. Bleed off. Desvía una porción controlada de flujo de la bomba del

reservorio. Bomba. La bomba que envía el fluido al sistema. By-pass. Pasaje secundario para el flujo de un fluido. Caballos de

potencia (HP)Un HP es la potencia requerida para levantar 550 libras a1 pie de altura en 1 minuto. Equivale a 0,746 kW.

Caída de

presión.

Reducción de la presión entre dos puntos de una línea o

pasaje. Calor. Es una forma de energía que tiene la capacidad de crear

un aumento de temperatura en una sustancia. Se mide enBTU (British Thermal Unit)

Cámara. Compartimento de un elemento hidráulico. Carrera Longitud que se desplaza el vástago de un cilindro de

tope a topeUnidades: m, cm, pulgadas, pies.

Caudal Volumen de fluido que circula en un tiempo determinado.Unidades: m³/min, cm³/min, l/min, gpm

Cavitación. Condición que producen los gases encerrados dentro deun líquido cuando la presión se reduce a la presión delvapor.

Centroabierto.

Condición de la bomba en la cual el fluido recircula enella, por la posición neutral del sistema.

Centrocerrado.

Condición en la cual la salida de la bomba no esta concarga, en algunos casos se diría que esta trabajando enneutro.

Cilindro dedoble acción.

Es un cilindro cuya fuerza del fluido puede ser aplicada enambas direcciones.

Cilindrodiferencial.

Cilindros en los cuales las dos áreas opuestas del pistónno son iguales.

Cilindro. Dispositivo que convierte energía hidráulica en energíamecánica.

Circuito. Entiéndase del recorrido completo que hace un fluidodentro del sistema hidráulico.

Componente. Una sola unidad hidráulica. Contra-

presión.Se refiere a la presión existente en el lado de descarga deuna carga. Se debe añadir esta presión para el cálculo demover una carga.

Controleshidráulicos.

Es un control que al actuarlo determina una fuerzahidráulica.

Convertidorde torque.

Un tipo de acople hidráulico capaz de multiplicar el torqueque ingresa.

Desplazamiento positivo.

Característica de las bombas de engranaje y de paletas.



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Desplazamiento.

Es la cantidad de fluido que puede pasar por una bomba,un motor o un cilindro en una revolución o carrera.Movimiento del vástago de un cilindro. Volumendesplazado de aceite al recorrer la carrera completa delcilindro.Unidades: m³, cm³, L, gal.

Drenaje. Un pasaje, una línea o un componente hidráulico queregresa parte del fluido al reservorio o tanque. Eficiencia. Es la relación entre la salida y la entrada, esta puede ser

volumen, potencia, energía y se mide en porcentaje. Enfriador. Intercambiador de calor del sistema hidráulico. Filtro. Dispositivo que retiene partículas metálicas o

contaminantes del fluido. Fluido. Liquido o gas. Un liquido que es específicamente

compuesto para usarlo como medio de transmitir potenciaen un sistema hidráulico.

Flujo. Es producido por la bomba que suministra el fluido. Frecuencia. Número de veces que ocurre en una unidad de tiempo. Fuerza. Efecto necesario para empujar o jalar, depende de la

presión y el área. F = P x A. Es la aplicación de unaenergía.La fuerza hace que un objeto en reposo se mueva.La fuerza hace que un objeto en movimiento cambie dedirección.

Hidráulica. Ciencia de la ingeniería que estudia los fluidos.El uso de un fluido bajo presión controlada para realizarun trabajo.

Hidrodinámica.

Estudio de los fluidos en movimiento.

Hidrostática. Estudio de los fluidos en reposo. Intercambiado

r de calor.Dispositivo usado para producir una transferencia decalor.

Ley dePascal.

La fuerza hidráulica se transmite en todas direcciones.“La presión ejercida sobre un líquido confinado setransmite con igual intensidad en todas direcciones yactúa con igual fuerza sobre todas las áreas iguales”.

Línea deretorno.

Línea usada para regresar el fluido al reservorio.

Línea desucción.

Línea que conecta el reservorio con la bomba.

Líquido. Sustancia con la capacidad de adoptar cualquier forma. Manifold. Múltiple de conexiones o conductores. Motor. Dispositivo que cambia la energía hidráulica en mecánica

en forma giratoria.

Orificio. Es una restricción que consiste en un orificio a través dela línea de presión. Pasaje. Conductor de fluido a través del control hidráulico. Pascal. Científico que descubrió que se podía transmitir fuerza a

través de un fluido. Pistón. Elemento que dentro del cilindro recibe el efecto del

fluido. Plunger. Pistón usado en las válvulas. Potencia. Trabajo por unidad de tiempo. Se expresa en HP o kW. Presión

absoluta.Escala de presiones en la cual a la presión delmanómetro se le suma la presión atmosférica.

Presión

atmosférica.

Es la presión que soporta todo objeto, debido al peso del

aire que le rodea. El valor de la presión atmosféricanormal es 14.7 PSI (a nivel del mar)



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Presión. Fuerza por unidad de área. Se expresa en PSI. Es creadapor la restricción al flujo. La presión ejercida en unrecipiente es la misma en todas direcciones.

PSI Pound per square inch- Libras por pulgada cuadrada. Relación de

flujo.El volumen, masa, peso del fluido, en una unidad detiempo.

Reservorio. Deposito que contiene el fluido hidráulico. Respiradero. Dispositivo que permite al aire entrar y salir del recipiente

manteniendo la presión atmosférica. Restricción. Reducción de la línea para producir diferencias de

presión. Spool. Carrete que se mueve dentro de un cuerpo de válvula. Succión. Es la ausencia de presión o presión menor que la

atmosférica. Torque. Fuerza de giro. Trabajo. Es el efecto que produce una fuerza cuando se desplaza

una determinada distancia, se mide en kg-m, lb-pie, etc. Válvula

check.Válvula que permite el flujo en un solo sentido.

Válvula dealivio.

Es la que determina la máxima presión del sistema,desviando parte de aceite hacia el reservorio cuando lapresión sobrepasa el valor ajustado.

Válvula decontrol deflujo.

Válvula que controla la cantidad de flujo de un fluido.

Válvuladireccional.

Una válvula con diferentes canales para dirigirla fluido enla dirección deseada.

Válvula piloto. Válvula auxiliar usada para actuar los componentes delcontrol hidráulico.

Válvula. Dispositivo que cierra o restringe temporalmente unconducto. Estas controlan la dirección de un flujo;controlan el volumen o caudal de un flujo; y controlan lapresión del sistema.

Velocidad. Es la rapidez de movimiento del flujo en la línea. Viscosidad. Es una medida de la fricción interna o de la resistencia

que presenta el fluido al pasar por un conducto. Volumen. Tamaño de espacio de la cámara, se mide en unidades

cúbicas. . m³, pies cúbicos.



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Conceptos Adicionales1. La velocidad de desplazamiento del vástago de un cilindro depende del

área del pistón y del caudal de suministro2. .El tiempo de ciclo de un cilindro depende de la velocidad de

desplazamiento y de la carrera del cilindro.3. La presión necesaria para mover una carga o soportarla depende de lacarga (peso) y del área del pistón.

Concepto de OrificioI. Si se mantiene la Restricción constante:1. A mayor Caudal, mayor diferencia de Presiones entre A y B.2. A menor Caudal, menor diferencia de presiones entre A y B.3. Si se obstruye el lado B, las presiones en A y en B serán igualesII. Si se mantiene el Caudal constante:1. A mayor Restricción (menor paso), mayor diferencia de presiones entre A

y B.2. A menor Restricción (mayor paso), menor diferencia de presiones entre A

y B.

Otros términosAguas arriba.- Se refiere al flujo antes del elemento indicado.Aguas abajo.- Se refiere al flujo después del elemento indicado

CAUDAL = DESPLAZAMIENTO x RPM

231

3

rpmrev

in

GPM ×=1000

rpmrev

cc

LPM ×=



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SIMBOLOGÍA HIDRÁULICA:

El propósito del uso de símbolos gráficos es promover un entendimiento universal de los sistemas depotencia hidráulica



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Lección 1: Sistemas Hidráulicos

Los principales Sistemas Hidráulicos en Maquinaria Caterpillar son:

1. Sistema Hidráulico Pilotado

2. Sistema Electro hidráulico Pilotado

3. Sistema LSPC Censado de Carga y Presión Compensada

4. Sistema PPPC (3 PC) Prioridad Proporcional y Presión Compensada

5. Sistema NFC Control de Flujo Negativo

6. Sistema Hidrostático



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LECCIÓN 2 SISTEMA HIDRÁULICO PILOTADO

LECCION

Los sistemas de control piloto son señales hidráulicas de aceite que controlanel movimiento de válvulas de control de dirección, una menor presión essuficiente para mover el carrete de una válvula que lleva presión muchomayor, estos sistemas hidráulicos piloto nos permite operar sistemas dedirección, sistemas de implementos, etc además nos permiten mayorprecisión en la operación reduciendo los esfuerzos del operador.

En este sistema hidráulico de Implementos tenemos todos los controles en laposición de mantener HOLD mientras el motor diesel funciona, reconozca loscódigos de colores adecuados y la simbología ISO.

El flujo de aceite desde la bomba ingresa al cuerpo de la válvula de trescarretes, pasa la válvula de alivio principal y por la posición central de lasválvulas auxiliar, inclinación y levante regresa al tanque, estas válvulas sellaman de centro abierto.



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Aun en la posición mantener (HOLD) la bomba envía aceite hacia la válvula reductora depresión que regula una presión máxima para el sistema piloto, el acumulador mantieneesa presión ante súbitas variaciones o si falla la bomba, la válvula check evita baje dichapresión

Si la válvula de cierre (SHUTOFF) esta cerrada, este aceite es bloqueado, si esta abiertael aceite llega a las válvulas de control piloto

En esta posición de mantener, el aceite piloto esta bloqueado en las tres válvulas decontrol piloto, estas son del tipo Centro Cerrado

NOTAS:



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LA VÁLVULA DE CONTROL PILOTO

Funcionamiento de una válvula de control piloto

En la vista mostrada tenemos los componentes principales de la válvula decontrol piloto de un cargador, esta válvula controla el cilindro de inclinación ovolteo (TILD) de la hoja, con excepción de la bobina ensamblada en la partesuperior de la sección de descarga o vaciado en el lado superior izquierdo,las partes son las mismas en ambos lados de la válvula.

Con el motor encendido y la válvula de control en la posición fija (HOLD) elaceite ingresa en el puerto de suministro, ubicado en la parte inferior centraldel cuerpo de la válvula y es bloqueado por los carretes dosificadores.cualquier aceite en las líneas de la válvula de control principal es enviado altanque por el puerto de descarga ubicado en la parte central de los carretesdosificadores.Esto lo podemos observar en la figura



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Posición Inclinación hacia Atrás ( TILT BACK)

Cuando el operador mueve la palanca de control piloto hacia la posición deinclinación hacia atrás, esta fuerza causa que placa pivote mueva el embolosuperior, el embolo inferior, el resorte dosificador, el reten del resorte delcarrete dosificador, el resorte del carrete dosificador y el carrete dosificadorinferior. El aceite de la bomba piloto fluye a través del orificio que estaubicado en el centro del carrete dosificador de la válvula de control principal,el retorno de la válvula de control principal fluye a través del puerto del carretedosificador de vaciado o descarga hacia el puerto de descarga al tanque.



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Resorte Dosificador

El trabajo del carrete dosificador es permitir el movimiento del carrete de laválvula de control principal en proporción al movimiento de la palanca de laválvula piloto. El carrete dosificador y el resorte dosificador funcionan comouna válvula reductora de presión y controlan la presión de aceite hacia laparte externa del carrete de la válvula de control principal

Cuando el carrete dosificador se mueve hacia abajo, el aceite piloto fluye através del orificio, al centro del carrete dosificador y hacia afuera del carretede la válvula de control principal. El aceite piloto es bloqueado en el carretede la válvula de control principal causando que la presión piloto seincremente

El incremento de presión sobrepasa la fuerza del resorte del carrete de laválvula de control principal y lo mueve hacia una u otra dirección, entoncescomo consecuencia de este movimiento el carrete de la válvula de controlprincipal dirige el aceite del sistema principal hacia los cilindros.

El incremento de presión es también sentido por la parte baja del carretedosificador. Cuando el incremento de la presión sobrepasa la fuerza aplicada

el carrete dosificador se mueve hacia arriba y comprime el resorte dosificador.El movimiento restringe el flujo de aceite piloto a través del orificio del carretedosificador

El resorte dosificador además ajusta la presión hacia el carrete de la válvulade control principal en proporción al movimiento de la palanca de la válvulade control piloto.



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VALVULAS DE CONTROL PILOTADAS

Esta figura muestra una válvula de control principal en la posición mantenerHOLD, en nuestro circuito representa la válvula de inclinación, levante,

auxiliar o una cuarta válvula, la válvula auxiliar tiene dos líneas con válvulasde alivio en sus dos puertos

VÁLVULA EN POSICIÓN FIJA

Aquí se muestra la válvula de control en posición fija, supongamos que es laválvula de inclinación, cuando está en posición fija el suministro de aceite dela bomba ingresa en el pasaje central, y fluye a través del carrete de control ya través de los pasajes de salida hacia la válvula siguiente.

El flujo de aceite pasa por la válvula check hacia el carrete de controlprincipal, el carrete de control principal bloquea el suministro de aceite hacialos puertos de trabajo ( pasajes de recojo de carga TILT y descarga DUMP)El carrete de control principal también bloquea los pasajes de aceite hacia eltanque

.



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Válvula en posición de inclinación hacia atrás ( TILT BACK)

Cuando el operador mueve la palanca de control a la posición de inclinaciónhacia atrás, el aceite piloto ( color naranja) mueve el carrete de control deinclinación hacia la derecha. El carrete de control bloquea el pasaje de salidade aceite, abriendo el pasaje de la válvula check hacia el lado de cabeza delos cilindros de inclinación y abriendo el pasaje del lado de vástago de loscilindros hacia el tanque

Además cuando la presión de suministro es más alta que la presión del ladode cabeza del cilindro el suministro de aceite abre la válvula check y dejapasar el flujo de aceite hacia el lado de cabeza del cilindro, el retorno deaceite del lado de vástago del cilindro pasa al tanque. Entonces la hojacucharón empieza a inclinarse hacia atrás



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VALVULA COMBINADA DE ALIVIO Y COMPENSACIÓN

La figura mostrada es la combinación de una válvula de alivio de línea y laválvula de compensación (make up) la válvula de alivio de línea essimplemente una válvula de alivio pilotadaSin embargo la válvula de alivio de línea no esta diseñada para soportar elflujo máximo de bomba hacia los implementos.

El aceite en los cilindros esta conectado a través de las líneas en el ladoderecho de la válvula de combinación. El aceite fluye a través del orificio de laválvula principal hacia la cámara del resorte de la válvula principal.

La presión de aceite en lado derecho de la válvula es la misma presión deaceite en la cámara del resorte, la presión de aceite de la cámara del resortemás la fuerza del resorte mantiene la válvula cerrada

Válvula de Alivio de línea en POSICIÓN de Alivio

En la Figura de la siguiente pagina, la válvula de alivio de línea es mostradaen posición de alivio. Cuando la presión de aceite sobrepasa el ajuste de laválvula piloto, la válvula piloto mueve a la izquierda el resorte. La alta presión

de aceite en la cámara del resorte de la válvula principal fluye a través delorificio de la válvula piloto hacia el pasaje de drenaje de la cámara del resortede la válvula piloto.

Entonces la presión en la cámara del resorte de la válvula principal decrece.La alta presión de aceite en lado derecho de la válvula principal mueve a laválvula hacia el lado izquierdo. La alta presión de aceite fluye pasando laválvula principal a través de la válvula compensadora de descarga o vaciadoque abre a tanque.

La válvula compensadora no se mueve cuando la válvula alivio de línea estaabierta.



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Posición de Compensación ( Makeup)

Aquí tenemos a la combinación de válvula de alivio de línea y compensadoraen posición de compensación. La presión de tanque es sentida o detectadaen el área efectiva de la válvula de combinación todo el tiempo. Cuando lapresión de aceite en el cilindro, la línea de conexión y la cámara del resortede la válvula de alivio decrece debajo o menos de 2 PSI ( 13.78 kpa) que lapresión del tanque, la presión del tanque mueve la válvula compensadora y laválvula principal hacia la izquierda contra el resorte de la válvula principal.

El aceite de Tanque fluye nuevamente a través del pasaje abierto a la líneade conexión del cilindro



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Válvula de Control de Levante (LIFT) Posic ión bajada

Cuando el operador mueve la palanca de control piloto a la posición BAJADA,el aceite piloto (color naranja) mueve el carrete de control de levante a laizquierda. El carrete de la válvula de control bloquea el pasaje de salida deaceite, y abre el pasaje de la válvula check hacia el lado de vástago delcilindro de levante y abre el pasaje del lado de cabeza del cilindro de retornoal tanque.

Cuando la presión de suministro es más alta que la presión en el lado devástago del cilindro, la presión de suministro abre la válvula check y fluyepasando al carrete de control hacia el lado de vástago del cilindro de levante,el retorno de aceite fluye del lado de cabeza del cilindro fluyendo el aceitehacia el tanque.

Entonces el cucharón empieza a bajar

NOTAS



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Posición Flotante

Cuando el operador mueve la palanca de control piloto a la posición Flotanteel aceite piloto (color naranja) mueve el carrete de control de levantecompletamente a la izquierda. El carrete de control abre el pasaje de laválvula check a la salida del lado izquierdo y abre el pasaje del lado decabeza del cilindro de retorno al tanque. El carrete de control tambiénconecta el lado de vástago del cilindro con el tanque.

Cuando la bomba y ambos lados del cilindro son conectados a tanque, elcilindro de levante no puede ser hidráulicamente levantado ni bajado.

Cuando la máquina es movida con la palanca de control esta en posiciónflotante, el implemento seguirá la curvatura del terreno



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LEECCION 3: SISTEMA LSPC

PRINCIPIOS SOBRE SISTEMAS HIDRAULICOS DETECTORES DE CARGAY DE PRESIÓN COMPENSADA LS / PC.

La presión compensada es un principio de diseño y el detector de cargaconocido comúnmente por el termino “sensor” de carga es otro. Ambospueden ser usados juntos.

VELOCIDAD VARIABLE DEL CILINDRO

En un circuito simple, la velocidad del cilindro esta determinada por el flujo através del carrete de control. Este flujo puede ser afectado por la velocidaddel motor, carga en implemento (que es prácticamente la misma en lacompuerta de la válvula), desplazamiento o posición de la palanca deaccionamiento (por lo tanto el carrete) y entrega de la bomba.

Si el operador trata de mantener una velocidad constante del cilindro, convariaciones de velocidad (RPM) del motor y de la carga hidráulica, tendríaque estar continuamente cambiando la posición de la palanca de control y porlo tanto la abertura del carrete (variando el tamaño de orificio) para“compensar” y mantener la misma caída de presión a través del carrete decontrol. Nosotros conocemos de los principios de hidráulica que cuando la

caída de presión a través de un orificio se mantiene constante, el flujo através del mismo no variará. Lo anterior es difícil de hacerlo pues para tratarde mantener una velocidad constante del implemento se debe movercontinuamente la palanca de control y requiere estar atentopermanentemente, esto añade fatiga al operador. Si a esto le sumamos elesfuerzo necesario para vencer el resorte centrador, la fatiga del operadorserá rápida.

.



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En este nuevo sistema por la forma como la válvula reductora de presión va

instalada, se está detectando la presión de entrada al carrete de control ytambién de la misma compuerta de salida (carga) La presión de la compuertade salida del carrete de control (carga) se suma con la tensión del resorte dela válvula reductora para limitar la presión aguas abajo, a la entrada de laválvula de control.

También necesitamos añadir una válvula “doble check”, o de resolución, queselecciona la presión de trabajo mas alta ya sea la del lado de la cabeza o dela varilla del cilindro y envía la señal “resulta” (la mas alta de las dos) a laválvula reductora.

¿Cómo se produce la reducción del esfuerzo para mover palanca de controlde la válvula? La única manera de reducir este esfuerzo es reducir el flujo y/o

la caída de presión a través del carrete de control. Debido a que el flujo estádeterminado por la bomba (de desplazamiento fijo) y los requerimientos depresión de trabajo (carga) en la compuerta de salida de la válvula de control,los cuales no podemos cambiar, la única variable posible de controlar la caídade presión a través del carrete.

Del esquema podemos ver que la “válvula reductora de presión ” (o válvula decontrol de flujo) está instalada en el circuito para “sensar” la presión detrabajo (workport) Esta presión trabaja en la cámara de resorte contra lapresión de alimentación desde la bomba. La presión resultante de salida de laválvula es igual a la presión de trabajo (Workport pressure) mas la presión delresorte

Esta presión resultante desde la válvula reductora de presión (control de flujo)Alimenta a la válvula de control principal. Si el valor de la presión quealimenta al carrete de control principal (entrada), es igual a la presión detrabajo (compuerta de salida) más la tensión del resorte de la válvulareductora; entonces es obvio que la caída de presión a través del carrete decontrol principal (compuerta de salida menos la entrada) es igual al valor delresorte (equivalente psi) Si dimensionamos nuestro resorte para una ejerceruna presión de 50 psi, entonces esta máxima caída de presión de 50 PSI através del carrete de control principal minimiza las “”fuerzas de flujo” y nospermite reducir el tamaño y fuerza del resorte centrador, por lo tanto, elesfuerzo del operador.



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La misma válvula reductora (o de control de flujo) actúa también para anularlos efectos de la velocidad variable en el cilindro: conforme el motor aumentade RPM, el flujo de la bomba se incrementa aumentando la presión. A válvulareductora reacciona a este incremento en la presión desde bomba y“restringe” el flujo de ingreso para mantener a misa caída de presión a travésdel carrete principal de control. Mediante esto se mantendrá el flujo constantehacia el cilindro. Si el motor baja sus RPM. Sucede lo contrario, permitirápasar más flujo.

Esta válvula también anula los efectos de carga “variable” en las compuertasde la válvula. Las cargas variables no afectarán la velocidad del implemento;a menos que la carga sea mayor que la carga máxima de diseño o que labomba no sea capaz de suministrar el flujo requerido. La velocidad delimplemento será constante.

DEFINICION DE PRESIÓN COMPENSADA: Un sistema de control que dapor resultado una velocidad constante del implemento para una posiciónespecífica de la palanca de control.

Este efecto se logra manteniendo una caída de presión constante a través dela válvula de control en el valor determinado por el resorte de la válvulareductora de presión.

NOTA: Realmente están ocurriendo dos caídas de presión:La caída de presión a través del carrete de la válvula de control que escontrolada o limitada por el resorte en la válvula reductora de presión (oválvula de control de flujo)La caída de presión en la misma válvula reductora. Esta caída variadependiendo de la diferencia entre la presión de la bomba y la presión en lacompuerta de trabajo (workport), mas el valor de la presión debida al resorte.

En condiciones que requieren un movimiento lento del cilindro, el operadormueve la palanca de control sólo con un pequeño desplazamiento, por tanto,el carrete de control, también se mueve una pequeña longitud; en estacondición solo una pequeña parte del flujo total de la bomba va hacia elcilindro. Con una bomba de desplazamiento fijo, ¿Qué pasará con la presióna la salida de la bomba?. La presión de salida se incrementa hasta que laválvula de “alivio” descarga el exceso al tanque. Este alto flujo a alta presióncontribuye a elevar el calor en el sistema, pudiendo acortar la vida de loscomponentes (la válvula de alivio también se abrirá cuando la válvula decontrol está en la posición de retención)



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BOMBA DE DESPLAZAMIENTO (FLUJO) VARIABLE

Con la bomba y su válvula de control montada sobre el motor, necesitamosalgún medio para controlar el flujo de la bomba. Lo más lógico es conectarsea la línea de presión de la compuerta de trabajo que va hacia nuestra válvulareductora de presión y usar esta presión y usar esta presión para controlar elflujo de la bomba. Llamaremos a esta presión de control la “presión señal” o“señal”. Esta señal actuará junto a un resorte para darnos una presión desalida de la bomba a un valor fijo por encima de la presión de la compuerta detrabajo, llamada “presión marginal”

Como los requerimientos de flujo cambian de acuerdo a la posición de lapalanca de control, la presión en la compuerta de trabajo cambiará comoreacción a estos movimientos, y por consecuencia la presión señal tambiéncambia; provocando que la posición de la placa angulable de la bombacambie, regulando el caudal o entrega de la bomba.

Uno de los carretes de la válvula de control de la bomba es denominadocompensador de flujo o “carrete marginal” (no confundirlo con la reductora dela válvula de control, que a veces se le lama “válvula compensadora” ya que

compensa los esfuerzos del operador); mientras que el otro es elcompensador de presión o limitador de presión que limita la presión máximadel sistema

Si tenemos un vástago de control secundario, en el grupo de la válvula decontrol de la bomba, que reacciona a la presión de salida de la bomba y estaajustada para “abrir” a una presión máxima dada, podemos regular el caudalde la bomba para mantener un presión máxima del sistema sin necesidad deutilizar una válvula de alivio principal.

Regulando la bomba y su válvula control para que nos dé exactamente el flujonecesario para cubrir la demanda de presión de la compuerta de trabajo, elsistema trabajará de manera mucho más eficiente.



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LOAD SENSING O SENSADO DE CARGA

Usando la bomba de caudal variable con su válvula de control, nos dan lascaracterísticas de un sistema conocido como “Load Sensing” o sensor decarga donde se usa una “red” de resolución de señales en forma lógica, queenvía solamente el valor más alto (de entre todas las presiones en lascompuertas de trabajo de todas las válvulas de control que se tengan) haciala válvula de control de la bomba (carrete marginal) De esta forma sesuministra el flujo necesario de acuerdo a los requerimientos de presión delsistema. A esto también se le llama “red de trabajo de las señales”.

Dentro de esta “Red” de trabajo existen varias válvulas “Doble check”, lascuales son llamadas “Resolvers” o “Shuttle”, o válvulas de resolución,lanzaderas, enlace o de vaivén.

DEFINICION DE LOAD SENSING O SENSADO DE CARGA

Un sistema de control que mantiene la presión a la salida de la bomba unvalor fijo por encima de la más alta presión requerida por el sistema.

SISTEMAS HIDRÁULICOS SENSORES DE CARGA Y DE PRESIONCOMPENSADA



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En este esquema tenemos dos válvulas de control de implementos marcadasA y B. (Note los componentes encerrados en la línea gruesa puntuada),ambas tienen válvulas reductoras de presión (control de flujo) en su circuito.

Hay una válvula doble check (Ball resolver) ubicada entre el lado de la varillay la cabeza del pistón en cada cilindro. Ya sea que se accione cualquiera delos dos implementos, otra válvula doble check enviará la señal de mayorpresión de los dos cuerpos de válvula hacia la válvula de control de flujo(válvula de descarga)

A estas válvulas las llamaremos sensoras de carga de presión compensada.Hagamos trabajar a las dos válvulas al mismo tiempo:

La válvula A tiene una presión en la compuerta de trabajo de 2000 PSI,mientras que la válvula B tiene 500 PSI. La mayor de ambas presiones serásensada en la cámara del resorte de la válvula de descarga (control de flujo),lo que se suma a la tensión del resorte de 200 PSI. Esto limitará la presión de

suministro del sistema a 2200 PSI. Ambos implementos tendrán 2200 PSIdisponible en el lado de entrada de sus válvulas de control, también cadaválvula reductora (control de flujo) tiene un resorte de 50 PSI.

Podemos observar en el esquema que las válvulas reductoras de presión(control de flujo) están conectadas en el circuito de tal forma que detectan lapresión de la compuerta de trabajo. Esta presión actúa en la cámara delresorte oponiéndose a la presión de suministro desde la bomba. La presiónresultante a la salida de la válvula reductora (control de flujo) es la presión dela compuerta de trabajo sumada a la tensión del resorte. Para la válvula A, lapresión en la compuerta de trabajo es de 2000 PSI, sumándole los 50 PSI delresorte de la válvula reductora (control de flujo), nos da una presión en lacompuerta de entrada de 2050 PSI. Ahora se pueden calcular las caídas de

presión de suministro desde la bomba es de 2200 PSI, menos la presión en lacompuerta de entrada del carrete de control 2050 PSI nos da 150 PSI. Lasegunda caída de presión es a través del carrete principal, siendo en laentrada 2050 PSI y en la salida 2000 PSI, la diferencia es 50 PSI que es justamente el valor del resorte de la válvula reductora de presión (control deflujo)

Veamos ahora que pasa con la válvula B. La presión de la compuerta detrabajo de 500 PSI se suma a la del resorte de la válvula reductora de presiónde 50 PSI dándonos una presión en la compuerta de entrada de 550 PSI.Ahora podemos calcular las caídas de presión. La presión de suministro de labomba de 2200 PSI menos 550 nos da 1650 PSI. La segunda caída depresión es 550 PSI a la entrada menos la presión de la compuerta de trabajo

que es 500 PSI, esto nos da PSI, esto nos da 50 PSI, que resulta ser el valordel resorte de la válvula reductora de presión (control de flujo)

Podemos observar que tenemos una caída de presión a través de cadacarrete de control de 50 PSI, y esto se debe al resorte de 50 PSI de lasválvulas reductora de presión (control de flujo) Esta válvula reductora depresión (control de flujo) minimiza las fuerzas de flujo en el carrete de controlprincipal y nos permite reducir el tamaño de los resortes centradores, y por lotanto reducir los esfuerzos efectuados sobre las palancas



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FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA Y DEL CONTROLADORDE SENSADO

La bomba de pistones axiales de desplazamiento variable con compensaciónde presión consta de dos elementos, la bomba y la válvula compensadora.

La válvula compensadora controla el flujo de salida de aceite de la bombacontrolando el movimiento del pistón de control (actuator piston), este pistóntrabaja contra el resorte diagonal (bias spring) moviendo el plato de desgasteoscilante (swashplate) para continuamente ajustar el ángulo, la cantidad deaceite entregado en cada revolución de la bomba (su desplazamiento) esdeterminado por ese ángulo, la cantidad de aceite en este modelo de bombaes infinitamente variable entre un máximo (flujo máximo) y un mínimo (cero

flujo)

Cuando el motor diesel empieza a funcionar, el eje de la bomba rota loscomponentes, el plato oscilante o de desgaste no-rota, cuando el barril decilindros gira con el plato en ángulo máximo, los pistones son movidos dentroy fuera siguiendo el ángulo, para un pistón es movido fuera del barril admiteaceite desde la lumbrera de la bomba que conecta al tanque, al continuarrotando el conjunto el pistón empuja el aceite desde el barril hacia la salida.



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La bomba tiene dos pistones de desplazamiento de carrera del plato oscilante(o uno alienado contra un resorte), el pistón a tensión de resorte y el pistón decontrol, el pistón de control es usado para aumentar la carrera (upstroke)y aumentar el flujo de la bomba, la fuerza del resorte a tensión y la presiónde descarga de la bomba actúa en el pistón a tensión, opuesto esta el pistónde control que es usado para disminuir el flujo de la bomba, este pistóntiene un área mayor que el pistón tensión.

El carrete compensador de presión y el carrete compensador de flujo de laválvula compensadora de presión y flujo cambian el desplazamiento de labomba hidráulica regulando la presión que actúa en el pistón de control ,la cual es suministrada por la descarga de la bomba. La mayor área del pistónde control hace posible vencer la fuerza del pistón a tensión cuando la válvulacompensadora le aplica presión.

La válvula compensadora de presión y flujo automáticamente mantiene lapresión de la bomba y el flujo al nivel necesario para cumplir con losrequisitos de carga y flujo del sis tema, cuando ninguno de los implementosdel equipo es usado la bomba esta en baja presión de espera (standby), siuno o más circuitos son usados, las señales de presión son comparadas y lamayor presión es enviada como señal a la válvula compensadora, esta envíasu señal a la bomba para mantener el flujo y presión requerido, esta última sellama presión marginal y es mayor que la señal recibida en la válvulacompensadora

También limita la presión evitando sobrecargas del sistema, a un determinadovalor el compensador de presión anula al compensador de flujo disminuyendoel ángulo reduciendo el flujo bajando la presión.



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El barril de cilindros

El eje de mando estriado

de la bomba hace rotar albarril

El barril de cilindroscontiene a los pistones ylos mueve

Los pistones permanecenunidos por una placallamada de retracción.

Cada pistón tiene unpivote.

Los pivotes de los pistonesdeslizan sobre una placade desgaste que no rota

La placa de desgaste aquíesta unida al platooscilatorio

El plato oscilante gira unosgrados movido por los dospistones

El pistón de control demayor tamaño

El pistón a tensión demenor tamaño y tiene unresorte

Este ángulo genera elmovimiento de lospistones axialmente dentrodel barril cambiando eldesplazamiento de labomba o volumen de

aceite entregado en unarevolución



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Máquina Apagada

Cuando el motor esta apagado, el resorte de inclinación (bias spring) fija elplato angulable (swashplate) al máximo ángulo.

Cuando el motor es arrancado, el eje impulsor de la bomba comienza a rotar.El aceite es jalado hacia las cavidades de los pistones. Cuando el conjunto depistones y barril gira, el aceite es forzado fuera, hacia el sistema

SEÑAL

VALVULA COMBINACION

COMPENSADOR

DE

PRESION

COMPENSADOR

DE

FLUJO

BOMBA

ACTUADOR GRANDE

ACTUADOR PEQUEÑ O

Pinte el flujode aceite.

Use el código

de colores



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VALVULACOMPENSADOR A DE PRESION YFLUJO

(Pressure and flowcompensatorvalve)

Dos carretes en laválvula de controlde la bomba:

. Compensadorde flujo

Compensadorde presión

Aquí se muestra la válvula compensadora usada en todas las bombas deimplementos de las máquinas Motoniveladoras de la Serie H, Dos carretesestán instalados en la válvula:

Compensador de flujo o carrete marginal (a la izquierda): Esta válvulacontrola la presión marginal y la presión baja de standby. La presión marginalesta ajustada a 305 psi (2100 kPa) encima de la señal de presión. La presiónbaja de standby es aproximadamente 480 psi (3300 kPa) Si esta presión estadebajo de 380 psi (2660 kPa) o encima de 580 psi (4000 kPa), la presiónmarginal debe ser verificada. Si la presión marginal esta fuera deespecificación, ajuste la presión marginal y la presión baja de standby dentrodel rango indicado arriba.Compensador de presión o carrete de corte de presión (a la derecha):Des-angula la bomba cuando la presión del sistema alcanza los 3700 psi

(25500 kPa)Nota: Cada resorte tiene un torn illo de ajuste individual

Posición Estable

El movimiento suave del compensador de flujo se denomina posición estable.Las fuerzas en ambos extremos del carrete son iguales. El resorte ejerce unapresión de 2100 kPa (305 psi) Por consiguiente, la presión de la bomba es2100 kPa (305 psi) mayor que la presión de señal. La diferencia se llama lapresión de margen.



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en espera

(stand by)

NINGÚN FLUJO ENLA CONDICIÓN:“PRESIÓN BAJADE STANDBY”(LOW PRESSURESTANDBY)

LA PRESIÓN BAJADE ESPERA ESMAYOR QUE LAPRESIÓNMARGINAL

Cuando la máquina arranca, el resorte de inclinación mantiene el platoangulable en el máximo ángulo. Cuando la bomba produce flujo, la presióndel sistema comienza a incrementarse porque el flujo es bloqueado en lasválvulas de control de los implementos. Esta presión es sentida debajo delcarrete marginal y el carrete de corte de presión. El carrete marginal semueve hacia arriba contra la suma de la fuerza del resorte y la presión (baja)de señal de la válvula de prioridad, y permite que el aceite del sistema vaya alpistón de control en la bomba (large actuator)Cuando la presión en el pistón de control se incrementa, el pistón supera lafuerza del resorte de inclinación y de la presión del pistón de controlpequeño (small actuator) y mueve el plato angulable a un ángulo reducido(ángulo respecto a la vertical) El pistón de control grande se mueve a laderecha hasta que el conducto transversal en el vástago se destape. El aceite

en el pistón de control grande luego se drena hacia carcasa de la bomba. Eneste ángulo mínimo, la bomba producirá sólo el flujo suficiente paracompensar las fugas del sistema. La presión del sistema en este momento esllamada “ presión baja de espera” y es aproximadamente 480 psi (3300 kPa)La presión baja de espera es mayor que la presión marginal. Estacaracterística es debido a la alta contra presión (back pressure) creada por elaceite que es bloqueado en las válvulas de centro cerrado cuando todas lasválvulas están en la posición fija. El aceite de suministro de la bomba empujael carrete marginal hacia arriba y comprime adicionalmente el resortemarginal. El aceite de suministro adicional luego va hacia el pistón de controlgrande y fluye a través del conducto transversal en el vástago hacia lacarcasa de la bomba

S E Ñ A L

V A L V U L A C O M B I N A C I O N

C O M P E N S A D O R

DE

PRESION

C O M P E N S A D O R

DE

F L U J O

B O M B A

AC TU AD OR GR A ND E

AC TU AD OR PE QU EÑ O

Pinte elflujo deaceite.

Use elcódigo decolores



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Dos tipos depresión de

espera:

Presión Baja deEspera

Verdadera PresiónBaja de Espera

La salida de la bomba no es lo suficientemente bueno para compensar porfugas del sistema y para el drenado adicional a través del agujero taladradodel pistón actuador. El pistón se mueve a la izquierda hasta que sólo esteabierto parte del agujero taladrado al drenaje. Esto aumenta la presión deaceite detrás del pistón actuador. También, esto limita el desplazamiento delpistón a la derecha.

La bomba está en baja presión de standby. La presión es diferente de lapresión de margen debido a las fugas del sistema y debido al agujero en elcilindro del pistón de actuador. El carrete compensador de flujo debe moverseascendentemente en contra del resorte para proporcionar suficiente flujo allado del pistón del actuator. Esto permite el sistema compensar las fugas através del agujero taladrado. El flujo debe ser lo suficiente para mantener lapresión requerida en la parte posterior del pistón para superar el resorte Biasy la presión posterior del pistón Bias

Las motoniveladoras de la serie H tienen un único sistema hidráulico llamadoPPPCS Sistema de Presión Compensada de Prioridad Proporcional y hay dostipos de presión de espera: Presión Baja de Espera (low pressure standby) yVerdadera Presión Baja de Espera (true low pressure standby)

La presión baja de espera ocurre cuando el tapón de purga esta cerrado y lapresión baja de señal desde la válvula de prioridad actúa junto al resorte delcompensador de flujo, esta presión baja de señal es aproximadamente 345kPa (50 PSI) y crea una Presión Baja de Espera de 3300 kPa (480 +/- 100PSI)

La Verdadera Presión Baja de Espera ocurre cuando el tapón de venteo esabierto una vuelta y la presión baja de señal de la válvula de prioridad estaconectada al drenaje del tanque, esta presión verdadera es aproximadamente3100 kPa (450 PSI)

Tapóndeventeodelcarretecompen



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ANGULAMIENTO (UP STROKING)

Cuando un implemento requiere flujo, una señal es enviada a la válvula de control de la bomba(válvula compensadora) Esta señal causa que la fuerza (resorte marginal + señal de presión) en laparte superior del carrete marginal sea más alta que la presión de suministro en la parte inferior delcarrete marginal. El carrete luego se mueve hacia abajo, bloquea el aceite hacia el pistón de controlgrande y abre un conducto hacia el drenaje. La presión en el pistón de control grande es reducida oeliminada, lo cual permite que el resorte de inclinación mueva el plato angulable hacia un ángulomayor. La bomba producirá ahora más flujo. Esta condición es llamada “angulamiento” (Upstroking)

Las siguientes condiciones pueden causar el angulamiento de la bomba:- Una válvula de control es accionada cuando el sistema esta a la presión baja de espera.- El vástago direccional de la válvula de control es movido para obtener adicional flujo- Un circuito adicional es activado- Disminuye las rpm del motor. En este caso, la velocidad de la bomba disminuye lo cual causa unadisminución en el flujo y presión de suministro de la bomba. La bomba debe entonces angularsepara mantener los requerimientos de flujo del sistema.

Nota: La señal de presión no necesariamente tiene que incrementarse para que la bomba seangule. Por ejemplo, si un implemento es activado y esta operando a 2000 psi (13800 kPa), lapresión de suministro del sistema es 2305 psi (15900 kPa) debido a la señal de presión máxima de2000 psi más la fuerza del resorte marginal de 305 psi. Ahora, si el operador activa otro implementoa una presión inicial de operación de 1000 psi, la señal de presión máxima es aún 2000 psi, pero lapresión de suministro disminuye momentáneamente para proveer el incremento de flujo necesarioahora para los implementos. La fuerza en la parte superior del carrete marginal (ahora mayor que lafuerza en la parte inferior del carrete marginal) empuja el carrete hacia abajo y permite que el aceiteen el control de la bomba se drene. Ahora el ángulo en el plato angulable se incrementa y la bombaprovee más flujo

Pinte el flujo de aceite.

Use el código de colores



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FLUJOCONSTANTE

(CONSTANTFLOW)

Cuando el flujo de la bomba se incrementa, la presión de suministro de labomba también se incrementa. Cuando la presión de suministro (rojo) seincrementa e iguala la suma de la presión de carga (señal de presión) más lapresión del resorte marginal, el carrete marginal se mueve hacia la posiciónde dosificación (metering position) y el sistema comienza a estabilizarse.

La diferencia entre la señal de presión y la presión de suministro de la bombaes el valor del resorte marginal, el cual es 305 psi (2100 kPa)

SEÑAL

VALVULA COMBINACION

COMPENSADOR

DEPRESION

COMPENSADOR

DEFLUJO

BOMBA

ACTUADOR GRANDE

ACTUADOR PEQUEÑO


Use el

código decolores



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DESANGULA-MIENTO

(DESTROKING)

El flujo de labomba seestabiliza cuandoel carrete marginalse mueve a la

“ Posición dedosificación”

(meteringposition)

Cuando menos flujo es necesario, la bomba es “des-angulada” (destroked) Labomba se des-angula cuando la fuerza en la parte inferior del carretemarginal comienza a ser más alta que en la parte superior. El carrete marginalluego se mueve hacia arriba y permite que más flujo vaya al pistón de controlgrande. La presión en el pistón de control grande luego supera la fuerzacombinada del pistón de control pequeño y el resorte de inclinación y mueveel plato angulable a un ángulo menor. La bomba ahora produce menos flujo.

Las siguientes condiciones pueden causar el des-angulamiento de la bomba:

- Todos las válvulas de control de los implementos son movidas a la posiciónfija. La bomba retorna a presión baja de espera.- El vástago direccional de la válvula de control es movido para reducir el flujo- Un circuito adicional es desactivado- Las rpm del motor. En este caso, la velocidad de la bomba se incrementacausando un incremento de flujo. La bomba se des-angulará para mantenerlos requerimientos de flujo del sistema.

Cuando el flujo de la bomba disminuye, la presión de suministro de la bombatambién disminuye. Cuando la presión de suministro de la bomba (rojo)disminuye y alcanza a la suma de la presión de carga (señal de presión) másla presión marginal, el carrete marginal se mueve a la posición de dosificacióny el sistema se estabiliza.

Nota: La señal de presión no necesariamente tiene que disminuir para que labomba se des-angule. Por ejemplo, si dos implementos están activados, unode ellos a 2000 psi y el otro a 1000 psi, la presión de suministro del sistemaes 2305 psi debido a la señal de presión máxima de 2000 psi más la fuerzadel resorte marginal. Ahora, si el operador retorna el implemento con 1000 psia la posición fija. La señal de presión máxima es aún 2000 psi, pero la presiónde suministro se incrementa debido a la reducción del flujo necesario a losimplementos. La presión de suministro empujará el resorte marginal haciaarriba y permitirá que más aceite vaya al control de la bomba lo cual causaque la bomba se des-angule



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ALTA PRESIÓNDE DETENCIÓN

(HIGHPRESSURESTALL)

En calado, limitando la señal de presión a 3200 psi por la válvula de alivio deseñal, se limita la máxima presión de operación a 3700 psi (25500 kPa) Si lapresión del sistema excede la máxima presión de operación, el carretecompensador de presión des-angulará la bomba a un desplazamientomínimo.

Si el compensador de presión falla en des-angular la bomba o si un pico depresión ocurre transitoriamente al des-angularla, la válvula de alivio principaldel sistema en la válvula de combinación enviará el exceso de presión altanque. Esta válvula esta ajustada a 3900 psi (27000 kPa)


Use elcódigo decolores

SEÑAL

VALVULA COMBINACION

COMPENSADOR

DE

PRESION

COMPENSADOR

DE

FLUJO

BOMBA

ACTUADOR GRANDE

ACTUADOR PEQUEÑO



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Lección 4: Sistemas hidráulicos PPPC

Los sistemas hidráulicos proporcionales, prioritarios y de presióncompensada (PPPC) se usan en varias máquinas Caterpillar. La

válvula compensadora del sistema hidráulico PPPC está entre laválvula de control y el cilindro o los motores. La válvulacompensadora del sistema hidráulico LS/PC está entre la bomba y laválvula de control.Un sistema hidráulico PPPC divide el flujo del aceite entre cadacircuito que opera en el sistema. La cantidad de flujo enviado adeterminado circuito es proporcional a la posición del carrete decontrol direccional, regulada por el operador.Los sistemas PPPC son de presión compensada, similares a lossistemas hidráulicos LS/PC vistos en la lección 2. Por lo tanto, lasvelocidades de los cilindros no cambiarán a medida que la carga varíesiempre que la bomba pueda cumplir con las necesidades de flujo delsistema.

Adicionalmente con los sistemas PPPC, cuando las demandas de flujodel sistema exceden el flujo total disponible de la bomba, éste sedivide proporcionalmente entre todos los circuitos activados. Sinembargo, los implementos se moverán más lentamente, por razón delmenor flujo disponible.En los sistemas LS/PC, cuando las demandas de flujo del sistemaexceden el total disponible de la bomba, el flujo no se dividiráproporcionalmente y es posible que el circuito con la carga más altano reciba flujo de aceite.



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LECCIÓN 5 CIRCUITO HIDRÁULICO CERRADO

Empezamos con un sistema de lazo o circuito cerrado, bi direccional, bombade desplazamiento variable y motor de desplazamiento fijo, se le añadirán los

componentes de control

Válvulas de alivio cruzadas, cuando la presión del sistema excede un valor

estas válvulas se abrirán descargando al lado de menor presión

Sistema de Limpieza, consiste de dos válvulas, una válvula de enlace y una

de alivio, a veces llamado el conjunto válvula de aceite caliente (hot oil shuttlevalve)pues descarga aceite de este circuito cerrado hacia el tanque, la válvulade alivio limita la presión de la línea de menor presión, existen siempre losdrenajes de la bomba y el motor, ambos descargan directamente al tanque,en esta figura el flujo desde la válvula shuttle pasa por el motor enfriándolo yhace lo mismo con la bomba, otros sistemas requieren una fuente adicionalde aceite para la bomba



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Sistema de carga, este sistema consta de otra bomba de desplazamiento fijo, un filtro, unaválvula de alivio del sistema de carga y dos válvulas check en función compensadoras, estaválvula de alivio esta a un valor ligeramente mayor que la válvula de alivio de la shuttle loque permite siempre funcionar a su válvula make up, la otra permanece cerrada por lapresión mayor

Válvula de control de la bomba, en nuestra figura consta de un simple mecanismo decontrol con mando manual, el sistema de carga alimenta la válvula 4/3 dirigiendo aceitepara mover el plato oscilante de la bomba variando su desplazamiento, en la posiciónneutral a resorte el ángulo del plato de la bomba es cero, es decir no hay flujo



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MODULO 2: SISTEMA HIDRAULICO EXCAVADORA

LECCIÓN 6: SISTEMA HIDRÁULICO

INSTRUCCIONES Complete lo solicitado

La excavadora es controlada por los siguientes cuatro sistemas:

- A. El sistema hidráulico principal controla los cilindros, los motores detraslación y el motor de giro

- B. El sistema hidráulico piloto que suministra aceite a la bombaprincipal y los circuitos de control

- C. El sistema de control electrónico que regula el motor diesel y lasbombas

- D. El sistema de enfriamiento proporciona aceite al motor delventilador

( .) Drive pump(…) Idler pump

(…) Proportionalreducing valve(power shiftpressure)(…) Delivery line(idler pump)(…) Delivery line(drive pump)

(...) Main reliefvalve(...) Right controlvalve body(...) Left controlvalve body



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La excavadora 330D usa el Sistema Hidráulico NFC Control de FlujoNegativo.

Válvulas de Control en Neutro

Una válvula de control activada



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LECCION 7: BOMBA HIDRAULICA PRINCIPAL

La serie D de excavadoras Caterpillar usa un nueva diseño Kawasaki degrupo de bomba hidráulica principal formada por 2 bombas gemelas de 74gpm (280L/min) cada una.

Continua usando un control NFC y es similar a la bomba usada en la 345C

(1) reguladorbomba derecha

(8) reguladorbomba izquierda

(6) tornillo de

ajuste de mínimoángulo del platooscilante bombaizquierda

La bomba derecha (4) vista desde el motor, esta conectada a la volvante por

un acople flexible, la bomba izquierda (5) es conducida por la bomba derecha,cada bomba tiene su propio regulador (usado para controlar el flujo), toma depresión y sensor de presiónLa válvula reductora proporcional PRV (2) esta montada al centro, esta tomala presión piloto y genera la presión de Cambio de Potencia (power shift)hacia los reguladores como señal de control; tiene una toma de presión (7)

(1) tornillo deajuste NFCbomba derecha

(2) tornillo decontrol depotenciabomba derecha

La potencia entra por el eje a la bomba delantera Ambas bombas están conectadas al bloque y son idénticas, la bombaderecha es accionada por el motor, el engranaje permite girar la bombaizquierda, la bomba piloto esta en el mismo eje de la bomba conducidaEl ángulo de la placa de desgaste o plato oscilante determina la carrera de lospistones, el flujo lo determinan los reguladores

Los reguladores tienen4 ajustes externos:

Ajuste de máximoángulo Ajuste de mínimoángul Ajuste de potencia(horsepowercontrol) Ajuste NFC(negative flowcontrol)



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PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LA BOMBA

Cada regulador de una (1) bomba recibe 4 señales de presión diferentes paracontrolar el flujo de salida:

- Presión de cambio de potencia (power shift presure PS)- Presión del sistema (de esa bomba)- Censado cruzado de presión de la otra bomba (Cross sensing

pressure)- Presión de control de flujo negativo (negative flow control pressure

NFC)

Principio de Funcionamiento:

Asumiendo que el control del ángulo del plato es por medio de un pistonhidráulico, el resorte en el extremo de cabeza del pistón mueve el ángulo delplato a máximo flujo, cuando llega presión a la cámara del extremo delvástago el resorte se comprime y reduce el ángulo del plato a mínimo flujo

El pistón tiene 2 topes mecánicos, los tornillos de máximo y mínimo caudal

La tensión del resorte se puede regular por medio de 1 tornillo denominadoHP“control de potencia”, en algunas excavadoras hay 2 resortes y cada unotiene su propio tornillo, el resorte más grande es para bajas presiones y elmás pequeño para altas presiones con sus tornillos respectivos

La señal NFC puede tener un tornillo o lainas para regularse, estas variarán lavelocidad de respuesta de la bomba ante el movimiento de los carretes delbanco principal

Para reducir el flujo de la bomba, cualquiera de las 4 señales antesmencionadas puede hacerlo, la presión de alguna de ellas entra en la camaradel vástago

Este principio es el mismo para todas las excavadoras, lo que varia es eldiseño de los componentes y mecanismos del regulador de la bomba



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OPERACIÓN DE LA BOMBA

Identifique los componentes del sistema de regulación de la bomba

Más corriente = >

Más PS = >

Menos flujo =>

Menosrequerimiento deHP hidráulica

1. Presión de cambio de potencia (power shift presure PS)

La válvula reductora proporcional PRV recibe una señal de control del ECMpara regular la presión de cambio de potencia (power shift presure PS) enrelación con la velocidad RPM del motor.

La señal PS a los reguladores permite a la máquina mantener la RPMdeseada del motor para máxima productividad.

Si la RPM del motor es menor (baja) que la velocidad deseada debido a unaalta carga hidráulica de las bombas, el ECM aumenta la presión PS (la lecturadel sensor de RPM es tomada 2.5 segundos luego de salir los joystick deneutro), la PS reduce el ángulo del plato de la bomba, esto disminuye el flujo

de las bombas reduciendo la carga hidráulica al motor, en consecuencia elmotor mantiene la RPM deseada

Si solo se requiere flujo de una bomba, la PS será reducida permitiendo aesta bomba tomar la mayor potencia del motor, si se requiere flujo de ambasbombas, la PS se incrementará para que ambas bombas reciban una cargaequivalente

HP (Potencia Hidráulica) = Presión (P) x Caudal (Q)



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Control dePotenciaConstante

Mayor NFC =>

Menos flujo

2. Censado Cruzado de Presión (Cross sensing control)

Ambos reguladores tienen este control, para mantener la potencia del motorhacia las bombas en un ratio constante, los reguladores reciben la presiónde la bomba conductora y conducida, esto es llamado Control de Potencia

Constante

3. Presión de Control de Flujo Negativo (NFC)

Es la primer señal de control para el flujo de la bomba, es generada en laválvula de control principal, con los joystick en neutral, el flujo pasa por loscarretes de centro abierto y retorna al tanque por el orificio de control NFC,esta restricción causa una señal de presión llamada NFC

Cuando un regulador recibe una alta presión NFC mantiene la bomba enespera (standby) cerca al desplazamiento mínimo de la bomba

Al mover un control fuera de neutro, el pasaje de centro abierto es cerrado

proporcionalmente al movimiento del carrete, esto reduce la señal NFC haciael regulador que incrementa proporcionalmente el flujo.

Si el carrete se mueve al tope, cerrando el pasaje de la NFC, esta presión esigual a la del circuito de retorno a tanque (definida por la válvula check deretorno)

Dentro del regulador, la alta señal NFC es mayor a la señal de Control dePotencia Constante y reduce el flujo al mínimo

Curva con

POTENCIA

CONSTANTE

Curva característica de una bomba:

El cambio de flujo de una bomba es representado por la curva característica(B) P-Q (presión vs caudal) desde el punto (A) donde el ángulo del plato de labomba empieza a disminuir.

Cada punto de esta curva representa el flujo y la presión cuando la potenciaes mantenida constante

HP (Potencia Hidráulica) = Presión (P) x Caudal (Q) = cte



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ETAPAS DE OPERACION

INSTRUCCIONES: Trace el recorrido del flujo y explique el funcionamiento

STAND BY

La figura superior muestra la porción NFC del regulador.

Con los controles en neutro, alta señal NFC llega a la izquierda del carreteNFC empujandolo contra la fuerza del resorte, el tornillo de ajuste cambia elefecto de la presión NFC en el carrete, aumentando el seteo (giro horario)requiere más presión NFC antes de mover el carrete, esta condición causa unrápido aumento del ángulo (upstroke) con menos modulación cuando seactiva una válvula de control.Disminuyendo el seteo (girar tornillo antihorario) hace que se necesite menospresión NFC para mover el carrete, esta condición hace que el aumento delángulo del plato de la bomba (upstroke) sea más lento con más modulación al activar una función hidráulicaEn esta condición, el carrete de control de potencia (horsepower controlspool) dirige una señal de presión hacia el extremo de mínimo ángulo delservo pistón, esto lo mueve hacia la derecha contra el tope de mínimo ángulo.



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ETAPAS DE OPERACIÓN : UP STROKE


UPSTROKE

AUMENTO DEFLUJO

Incremento de flujo causado por disminución de la presión NFC.

El resorte mueve el carrete NFC a la izquierda, esto mueve también el pin dela palanca (feedback lever) y el carrete de control de potencia hacia laizquierda.La camara de mínimo angulo del servo pistón es abierta a drenaje a travésdel orificio a la derecha del carrete de control de potencia, la presión delsistema entra al extremo de máximo ángulo del servo pistón moviendolo a laizquierda aumentando el ángulo de la bomba. Al moverse el servo pistón también lo hace la palanca y jala a la derecha elcarrete de control de potencia hasta encuentre un punto de equilibrio con elorificio de drenaje, la salida de flujo desde el extremo de mínimo ángulo delservo pistón es ahora dosificada por el carrete de control y el manguito decontrol (sleeve)

Si la NFC cae al mínimo, aumenta el ángulo del plato hasta el servo pistóntoque el tornillo de máximo ángulo



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ETAPAS DE OPERACIÓN: DE STROKE


DISMINUCIÓN DELFLUJO

INICIO DE DES- ANGULAMIENTO

(BEGINNING OFDESTROKE)

La figura superior muestra el carrete de control de potencia (horsepowercontrol spool) y el pistón de control de torque (no mostrado en figurasanteriores), en la posición de aumento de flujo pero al inicio deldesangulamiento, se asume que la presión PS es constanteHay dos tornillos de ajuste de potencia:

- El tornillo grande ajusta el punto inicial de desangulamiento (startsdestroke)

- El tornillo pequeño regula el ratio o velocidad con que la bombadesangula



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Disminución del flujo de la bomba causado por un incremento en la carga hidráulica- La presión PS desde la PRV entra a la izquierda del pistón de control de torque- La presión de esta bomba entra al resalte de la derecha del pistón de control de torque- La presión de la otra bomba entra al resalte de la izquierda del pistón de control de torque

(cross sensing signal pressure)

-La combinación de estas 3 señales mueve el piston de control de torque a la derecha contrala fuerza del resorte de Control de Potencia

- El carrete de control de potencia dirige una señal hacia el extremo de mínimo ángulo en elservo pistón para iniciar el des-angulamiento de la bomba

DISMINUCIÓN DELFLUJO

FINAL DEL DES- ANGULAMIENTO

(END OF

DESTROKE)

Cuando el servo pistón se mueve a la derecha, la palanca (feedback) mueveel carrete de control de potencia hacia la izquierda, así la presión del sistemaes dosificada a través de dos orificios hacia y desde el extremo de mínimoángulo del servo pistón, el flujo de la bomba es mantenido constante hastaque una de las señales de presión cambie.Un incremento en la presión PS actua de la misma manera que el incrementoen la presión del sistema descrito



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REGULACIÓN DE LA BOMBAINSTRUCCIONES: Anote la interpretación y las correcciones que haría

P-Q Curve for Righ t Pum p Excavator

0

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40

50

60

800 1250 1425 2300 2850 3700 4250

Pressure (psi)

F l o w (

G P M ) High

Low

Test


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Pressure (psi)

F l o w (

G P

M ) High

LowTest


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800 1250 1425 2300 2850 3700 4250

Pressure (psi)

F l o w (

G P M ) High

Low

Test



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CIRCUITO DEL SISTEMA PILOTO

Componentes

Circui tos: 1. Control de Cambio de Potencia (Power Shift Pressure System)

Funcionamiento:

(49) Drive pump (58) Idler pump

0- Bomba piloto1- Filtro Piloto

2- Toma demuestra aceiteSOS

3- Toma depresión piloto

4- Alivio piloto

(63) Proportional reducing valve (PSpressure)

(59) Pilot pump

(68) Machine ECM (69) Monitor

(70) Engine speed dial (71) Drive pump pressure sensor

(72) Idler pump pressure sensor (73) Engine speed pickup (flywheelhousing)



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Instrucciones: Siga el recorrido del flujo de las válvulas

Válvula Reductora Proporcional (PRV)- Presión de Cambio de Potencia(PS Power Shi ft)

Documents

Manual Del Estudiante - Hidráulica en Maquinaria