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Capacidad de carga de cilindros oleohidráulicos

by Salazar Marín, Edgar Alonso

Abstract (Summary)
RESUMEN Esta tesis está relacionada con un proyecto macro cuyo título es New design and manufacturing processes for high pressure fluid power products -2004-2008 (acrónimo: PROHIPP), el cual es cofinanciado por la Unión Europea dentro del 6o programa Marco y en donde intervienen 22 entidades de 8 países distintos entre pequeñas y medianas empresas europeas, centros de investigación y universidades. El objetivo fundamental de la tesis es estudiar la apacidad de carga de los cilindros oleohidráulicos, determinando los factores que influyen de manera importante sobre ésta. Se realizaron análisis críticos de las publicaciones más relevantes en relación al tema de capacidad de carga de cilindros, centrando la atención, en aquellos que pudieran brindar mayores aportes para l proyecto. La Norma ISO 13725 (Hydraulic fluid power cylindersmethod for determining the buckling oad, presenta una difícil interpretación de las formulaciones planteadas, además de plantear un modelo que restringe factores tan importantes como a imperfección inicial. El proyecto plantea un algoritmo que permite una fácil aplicación de dicha Norma utilizando cualquier condición de contorno. El proyecto plantea un modelo que describe el comportamiento de los cilindros oleohidráulicos bi-apoyados sometidos a carga axial, involucrando factores presentes en toda aplicación real como son: imperfección inicial (desalineamiento vástago-cilindro), peso propio, momentos por rozamiento y/o excentricidad en los puntos de apoyo del actuador. El modelo permite principalmente determinar la capacidad de carga de un cilindro oleohidráulico, calculando la carga máxima admisible, como aquella que genera una tensión máxima a lo largo del actuador, equivalente a la tensión de fluencia del material. Además, el modelo permite determinar curvas de deflexión, momentos y tensiones a lo largo de un cilindro oleohidráulico, sometido a una carga dada. Se ha construido un banco de ensayos para alidación de los resultados teóricos obtenidos con el modelo propuesto. Este banco permitió la creación de una base de datos experimental de más de 100 pruebas destructivas para la determinación de la carga máxima admisible de cilindros. El banco ha permitido la medición de variables importantes en el fenómeno, como son deflexión del cilindro oleohidráulico, carga aplicada mediante la presión interna del fluido en el tubo-cilindro, esplazamiento del vástago dentro del tubo (compresibilidad del aceite), tensiones en el vástago (microdeformación), etc. Se ha empleado un ilindro prueba como base de experimentación y validación del modelo propuesto. Como resultado de los análisis teórico-experimentales del proyecto se ha podido concluir lo siguiente: La inclusión del peso propio (100 N) del cilindro prueba, ha significado tan solo, una reducción del 2% de su capacidad de carga. La variación de la capacidad de carga debida a la imperfección inicial (debido a las tolerancias lógicas de un buen diseño y una buena fabricación) es mucho menor que la variación de capacidad de carga debida a las condiciones de contorno reales que se manifiestan en las articulaciones. El desgaste del anillo guía en un 5% de su espesor inicial (efecto que se produce básicamente en los primeros 1000 ciclos) representa una disminución de la capacidad e carga de un 10%. Hay que mencionar que a partir de los 1000 ciclos no hay variaciones significativas en el desgaste del anillo guía. Como conclusión final y recomendación del proyecto e puede afirmar que los efectos de rozamiento siempre deben minimizarse al máximo, tanto si es a favor o en contra de la capacidad de carga. En aquellas aplicaciones donde el cilindro oleohidráulico acciona un mecanismo y los efectos del rozamiento van en contra de la capacidad de carga, se aconseja calcular el cilindro oleohidráulico con un momento externo aplicado en la articulación del lado vástago (lado más débil y de valor igual al producto de la carga axial aplicada multiplicada por una excentricidad aparente, de valor m dP 2 (? coeficiente de rozamiento y dP el diámetro del pasador). La utilización de cojinetes de baja fricción puede garantizar un funcionamiento prolongado con mínimo desgaste de los pasadores y fuerzas de fricción muy bajas, y reducir así, el riesgo de un mal diseño debido a la incertidumbre de estas fuerzas.
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Bibliographical Information:

Advisor:Codina Macià, Esteve; Khamashta Shahin, Munir

School:Universitat Politécnica de Catalunya

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:729 mecànica de fluids

ISBN:

Date of Publication:12/12/2006

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