Manual Estudiante Instruccion Tecnica Hidraulica Gat2 Sistemas Hidraulicos

MANUAL DEL ESTUDIANTE INSTRUCCIÓN TÉCNICA

CURSO: Hidráulica GAT 2 TEMA: Sistemas Hidráulicos

DESARROLLO TÉCNICO MARZO, 2006

DMSE0020-2004CPreparado por ESCH y JGR

http://www.maquinariaspesadas.org/

CURSO: HIDRÁULICA GAT 2 - 1 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020C

FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico ESCH y JGR – JUN 04 manual_hidIII_P0

INDICE DESCRIPCIÓN DEL CURSO

Resumen Programa del Curso Objetivo General Requisitos

AGENDA DEL CURSO MÓDULO 1: SISTEMA HIDRAULICO PILOTADO

Lección 1.1: Definición de Sistema Pilotado Lección 1.2: Válvula Control Piloto Funcionamiento Resorte Dosificador Lección 1.3: Válvula de Control Pilotada Lección 1.4: Válvula Combinada de Alivio y

Compensación Lección 1.5: Ejemplos con Sistemas Pilotados Lección 1.6: Evaluación de Sistemas MÓDULO 2: SISTEMA LSPC con HMU Lección 2.1: Sistema de Dirección Hand Metering Unit (HMU) Funcionamiento Lección 2.2: Sistema de Detección de Carga Funcionamiento de la Bomba Lección 2.3: Funcionamiento del Sistema Lección 2.4: Aplicación en Sistemas de Dirección Lección 2.5: Evaluación de Sistema MÓDULO 3: SISTEMA PILOTADO ELECTRO

-HIDRAULICAMENTE Lección 3.1: Componentes Control Piloto Lección 3.2: Funcionamiento del Sistema Lección 3.3: Evaluación de Sistemas Sistema Pilotado en Camión

2 2 3 3 4 6 7 9 9 11 12 14 18 23 27 28 29 32 36 47 64 68 74 78 79 88 90 90


CURSO: HIDRÁULICA GAT 2 - 2 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020b


DIRIGIDO A

RESUMEN

PROGRAMA DEL

CURSO

DESCRIPCIÓN DEL CURSO CURSO: HIDRÁULICA GAT 2 Tiempo de duración: 3 días (24 horas) Este curso ha sido preparado para técnicos y supervisores que trabajan con maquinaria Caterpillar. El curso está diseñado para proseguir el entendimiento de la hidráulica estudiando los sistemas más elaborados como los de control piloto, detección de carga y compensación de presión (LSCP), la bomba de dosificación manual (HMU), sistema pilotado electro hidráulico, sistemas de dirección y sistemas hidrostáticos. Reforzamos el entendimiento de los tópicos con el importante uso de esquemas hidráulicos ISO, Ortogonales, Planos, su seguimiento en máquina según disponibilidad y laboratorios MÓDULO 1: SISTEMA HIDRAULICO PILOTADO

Lección 1.1: Definición de Sistema Pilotado Lección 1.2: Válvula Control Piloto Lección 1.3: Válvula de Control Pilotada Lección 1.4: Válvula Combinada de Alivio y Compensación Lección 1.5: Ejemplos con Sistemas Pilotados Lección 1.6: Evaluación y Pruebas de Sistemas MÓDULO 2: SISTEMA LSPC con HMU Lección 2.1: Sistema de Dirección (HMU) Lección 2.2: Sistema de Detección de Carga (LSPC) Lección 2.3: Funcionamiento del Sistema Lección 2.4: Aplicación en Sistemas de Dirección Lección 2.5: Evaluación y Pruebas de Sistemas MÓDULO 3: SISTEMA PILOTADO ELECTRO-HIDRAULICAMENTE Lección 3.1: Componentes de Control Piloto Lección 3.2: Funcionamiento del Sistema Lección 3.3: Evaluación de Sistemas




OBJETIVOS GENERALES

REQUISITOS

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

• Explicar el funcionamiento de un sistema hidráulico pilotado • Explicar el funcionamiento de un sistema LSPC • Explicar el funcionamiento de un HMU • Explicar el funcionamiento de un sistema pilotado Electro-

Hidráulicamente. • Leer y Explicar un diagrama Hidráulico, Hidráulica GAT 3




AGENDA DEL CURSO

PRIMER DÍA SEGUNDO DÍA TERCER DÍA

Mañana Tarde Mañana Tarde Mañana Tarde

• Presentación Inicial • Expectativas y Objetivos • Pre – Test • Revisión del curso anterior (hidráulica II) • Módulo 1, Sistema hidraulico pilotado • Evaluación de Sistema

• Módulo 2, Sistema LSPC con HMU • HMU, funcionamiento

• Módulo 2, Sistema LSPC • Funcionamiento • Evaluacion de Sistema.

• Módulo 3, Sistema pilotado electro

Hidráulicamente • Funcionamiento • Módulo 3, Sistema Pilotado electro-

hidraulicamente • Evaluacion de Sistema

• Conclusiones Exámen Final


DESARROLLO TÉCNICO JUNIO, 2004


Módulo 1 SISTEMA HIDRÁULICO

PILOTADO


CURSO: HIDRÁULICA GAT 2 - 6 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020C MODULO 1

FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico ESCH y JGR–JUN 04 manual_hidIII_P1

MODULO 1: SISTEMAS HIDRAULICOS PILOTADOS

El propósito de este módulo es entender como funcionan los sistemas hidráulicos pilotados

ÍNTRODUCCIÓN

En este módulo, los participantes usaran los conocimientos aprendidos en hidráulica I e hidráulica II para entender el funcionamiento de un sistema hidráulico de implementos operado por piloto, este sistema es usado en varios modelos de máquinas móviles Caterpillar. Se identificaran los componentes usados, sus funciones y seguirán el flujo de aceite hidráulico a través del sistema de una máquina .

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de:

1. Establecer los principios hidráulicos usados en la operación del sistema piloto hidráulico de implementos

2. Identificar claramente los componentes que lo integran.

3. Explicar sin error como es que estos sistemas funcionan.

4. Identificar al 100% los símbolos ISO de este sistema

5. Trazar el flujo de aceite y el estado de función de cada uno de los

componentes en el plano .




LECCION 1.1: DEFINICIÓN DE SISTEMA PILOTADO Los sistemas de control piloto son señales hidráulicas de aceite que controlan el movimiento de válvulas de control de dirección, una menor presión es suficiente para mover el carrete de una válvula que lleva presión mucho mayor, estos sistemas hidráulicos piloto nos permite operar sistemas de dirección, sistemas de implementos, etc además nos permiten mayor precisión en la operación reduciendo los esfuerzos del operador. En este sistema hidráulico de Implementos tenemos todos los controles en la posición de mantener HOLD mientras el motor diesel funciona, reconozca los códigos de colores adecuados y la simbología ISO.

El flujo de aceite desde la bomba ingresa al cuerpo de la válvula de tres carretes, pasa la válvula de alivio principal y por la posición central de las válvulas auxiliar, inclinación y levante regresa al tanque, estas válvulas se llaman de centro abierto.




Aun en la posición mantener (HOLD) la bomba envía aceite hacia la válvula reductora de presión que regula una presión máxima para el sistema piloto, el acumulador mantiene esa presión ante súbitas variaciones o si falla la bomba, la válvula check evita baje dicha presión Si la válvula de cierre (SHUTOFF) esta cerrada, este aceite es bloqueado, si esta abierta el aceite llega a las válvulas de control piloto En esta posición de mantener, el aceite piloto esta bloqueado en las tres válvulas de control piloto, estas son del tipo Centro Cerrado

NOTAS:




LECCION 1.2: LA VÁLVULA DE CONTROL PILOTO Funcionamiento de una válvula de control piloto En la vista mostrada tenemos los componentes principales de la válvula de control piloto de un cargador, esta válvula controla el cilindro de inclinación o volteo (TILD) de la hoja, con excepción de la bobina ensamblada en la parte superior 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) el aceite ingresa en el puerto de suministro, ubicado en la parte inferior central del cuerpo de la válvula y es bloqueado por los carretes dosificadores. cualquier aceite en las líneas de la válvula de control principal es enviado al tanque por el puerto de descarga ubicado en la parte central de los carretes dosificadores. Esto lo podemos observar en la figura




Posición Inclinación hacia Atrás ( TILT BACK ) Cuando el operador mueve la palanca de control piloto hacia la posición de inclinación hacia atrás, esta fuerza causa que placa pivote mueva el embolo superior, el embolo inferior, el resorte dosificador , el reten del resorte del carrete dosificador, el resorte del carrete dosificador y el carrete dosificador inferior. El aceite de la bomba piloto fluye a través del orificio que esta ubicado 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 carrete dosificador de vaciado o descarga hacia el puerto de descarga al tanque.




Resorte Dosificador El trabajo del carrete dosificador es permitir el movimiento del carrete de la válvula de control principal en proporción al movimiento de la palanca de la válvula piloto. El carrete dosificador y el resorte dosificador funcionan como una válvula reductora de presión y controlan la presión de aceite hacia la parte externa del carrete de la válvula de control principal

Cuando el carrete dosificador se mueve hacia abajo, el aceite piloto fluye a través del orificio, al centro del carrete dosificador y hacia afuera del carrete de la válvula de control principal. El aceite piloto es bloqueado en el carrete de la válvula de control principal causando que la presión piloto se incremente El incremento de presión sobrepasa la fuerza del resorte del carrete de la válvula de control principal y lo mueve hacia una u otra dirección, entonces como consecuencia de este movimiento el carrete de la válvula de control principal dirige el aceite del sistema principal hacia los cilindros. El incremento de presión es también sentido por la parte baja del carrete dosificador. 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 carrete dosificador El resorte dosificador además ajusta la presión hacia el carrete de la válvula de control principal en proporción al movimiento de la palanca de la válvula de control piloto.




LECCION 1.3 VALVULAS DE CONTROL PILOTADAS Esta figura muestra una válvula de control principal en la posición mantener HOLD, en nuestro circuito representa la válvula de inclinación, levante, auxiliar o una cuarta válvula, la válvula auxiliar tiene dos líneas con válvulas de alivio en sus dos puertos

Válvula en Posición Fija Aquí se muestra la válvula de control en posición fija, supongamos que es la válvula de inclinación, cuando estamos en posición fija el suministro de aceite de la bomba ingresa en el pasaje central, y fluye a través del carrete de control y a través de los pasajes de salida hacia la válvula siguiente. El flujo de aceite pasa por la válvula check hacia el carrete de control principal, el carrete de control principal bloquea el suministro de aceite hacia los puertos de trabajo ( pasajes de recojo de carga TILT y descarga DUMP ). El carrete de control principal también bloquea los pasajes de aceite hacia el tanque .




Válvula en posición de inclinación hacia atrás ( TILT BACK ) Cuando el operador mueve la palanca de control a la posición de inclinación hacia atrás, el aceite piloto ( color naranja ) mueve el carrete de control de inclinación hacia la derecha. El carrete de control bloquea el pasaje de salida de aceite, abriendo el pasaje de la válvula check hacia el lado de cabeza de los cilindros de inclinación y abriendo el pasaje del lado de vástago de los cilindros hacia el tanque Además cuando la presión de suministro es más alta que la presión del lado de cabeza del cilindro el suministro de aceite abre la válvula check y deja pasar el flujo de aceite hacia el lado de cabeza del cilindro, el retorno de aceite del lado de vástago del cilindro pasa al tanque. Entonces la hoja cucharón empieza a inclinarse hacia atrás




LECCION 1.4:VALVULA COMBINADA DE ALIVIO Y COMPENSACIÓN La figura mostrada es la combinación de una válvula de alivio de línea y la válvula de compensación (make up) la válvula de alivio de línea es simplemente una válvula de alivio pilotada Sin embargo la válvula de alivio de línea no esta diseñada para soportar el flujo máximo de bomba hacia los implementos. El aceite en los cilindros esta conectado a través de las líneas en el lado derecho de la válvula de combinación. El aceite fluye a través del orificio de la válvula principal hacia la cámara del resorte de la válvula principal. La presión de aceite en lado derecho de la válvula es la misma presión de aceite en la cámara del resorte, la presión de aceite de la cámara del resorte más 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 mostrada en posición de alivio. Cuando la presión de aceite sobrepasa el ajuste de la válvula 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 del orificio de la válvula piloto hacia el pasaje de drenaje de la cámara del resorte de 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 la válvula hacia el lado izquierdo. La alta presión de aceite fluye pasando la válvula principal a través de la válvula compensadora de descarga o vaciado que abre a tanque. La válvula compensadora no se mueve cuando la válvula alivio de línea esta abierta.




Posición de Compensación ( Makeup) Aquí tenemos a la combinación de válvula de alivio de línea y compensadora en posición de compensación. La presión de tanque es sentida o detectada en el área efectiva de la válvula de combinación todo el tiempo. Cuando la presión de aceite en el cilindro, la línea de conexión y la cámara del resorte de la válvula de alivio decrece debajo o menos de 2 PSI ( 13.78 KPa ) que la presión del tanque, la presión del tanque mueve la válvula compensadora y la válvula principal hacia la izquierda contra el resorte de la válvula principal. El aceite de Tanque fluye nuevamente a través del pasaje abierto a la línea de conexión del cilindro




Válvula de Control de Levante (LIFT) Posición 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 la izquierda. El carrete de la válvula de control bloquea el pasaje de salida de aceite, y abre el pasaje de la válvula check hacia el lado de vástago del cilindro de levante y abre el pasaje del lado de cabeza del cilindro de retorno al tanque. Cuando la presión de suministro es más alta que la presión en el lado de vástago del cilindro, la presión de suministro abre la válvula check y fluye pasando 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 aceite hacia el tanque. Entonces el cucharón empieza a bajar

NOTAS




Posición Flotante Cuando el operador mueve la palanca de control piloto a la posición Flotante el aceite piloto (color naranja) mueve el carrete de control de levante completamente a la izquierda. El carrete de control abre el pasaje de la válvula check a la salida del lado izquierdo y abre el pasaje del lado de cabeza del cilindro de retorno al tanque. El carrete de control también conecta el lado de vástago del cilindro con el tanque. Cuando la bomba y ambos lados del cilindro son conectados a tanque , el cilindro de levante no puede ser hidráulicamente levantado ni bajado. Cuando la máquina es movida con la palanca de control esta en posición flotante , el implemento seguirá la curvatura del terreno




LECCION 1.5 EJEMPLOS CON SISTEMAS PILOTADOS




LECCION 1.6: EVALUACIÓN DE SISTEMA CARGADOR 928G Sistema Hidráulico de Implementos Operado por Presión Piloto Componentes:

Tanque Hidráulico (1) esta ubicado detrás de la cabina y debajo de la cubierta de acceso, este suministra aceite a los implementos, la dirección, los frenos y el ventilador, la tapa de llenado (2), el filtro respiradero (3) y la tapa del radiador (4)




Bomba de Implementos (1), esta en el lado izquierdo de la máquina sobre la transmisión, también se observa la bomba de dirección (2) y la válvula de control de la bomba de dirección (3)

La válvula de cierre del sistema piloto (1) esta ubicada entre el asiento y las válvulas de control piloto, la palanca de control de inclinación (2), la palanca de levante (3), también esta la palanca de la tercera función auxiliar (4) y su botón de bloqueo (5)

La válvula de control de implementos (1) esta debajo de los brazos de levante en el bastidor frontal, se ven la válvula de levante (2), la de inclinación (3), válvula de alivio principal (4),, válvula de alivio de línea del extremo de varilla del cilindro de volteo (6), la línea de suministro de aceite (5) y el retorno (7)




Módulo 2 SISTEMA DE DETECCIÓN DE

CARGA Y PRESION COMPENSADA, BOMBA DOSIFICADORA




MODULO 2: SISTEMA LSPC CON HMU

El propósito de este módulo es conocer el sistema LSPC con HMU que puede aplicarse a varias máquinas Caterpillar

ÍNTRODUCCIÓN

Este módulo discute la nomenclatura, la función de los componentes y la operación del sistema conocido como LSPC (Load Sensing, Pressure Compensated) Sistema de Detección de Carga y Compensación de Presión, además del otro componente relacionado, el HMU (Hand Metering Unit) o Bomba Dosificadora o Medidora Manual.


1. Identificar los tipos de componentes básicos usados en los sistemas de detección de carga y compensación de presión.

2. Explicar las ventajas de usar un sistema hidráulico de detección de

carga y de presión compensada usando válvulas de centro cerrado contra un sistema fijo que usa válvulas de control de centro abierto.

3. Explicar porque se utiliza la compensación de carga con detección de

descarga.

4. Describir la operación de un sistema LSPC

5. Trazar en un plano el flujo de aceite de un sistema LSPC de dirección en todas las posiciones, mantener, giro gradual, giro completo.

6. Realizar el procedimiento de pruebas y ajustes del manual de servicio

con una eficiencia del 100%.




LECCION 2.1:SISTEMA DE DIRECCIÓN Tomamos nuevamente a un cargador 928G para estudiar un sistema de dirección hidráulico con detección de carga, los componentes que vemos son el grupo de la bomba hidráulica de desplazamiento variable, la bomba dosificadora manual HMU y los dos cilindros de dirección

La bomba de dirección de desplazamiento variable en la máquina esta a la izquierda debajo de la cabina, en la foto esta a la derecha teniendo encima la válvula compensadora de presión.




LECCION 2.1.1: HAND METERING UNIT (HMU)

La bomba de dosificación manual se encuentra en la base de la columna de dirección debajo de una tapa delante de la cabina o debajo del asiento del operador, según el modelo de máquina (en la foto esta detrás de la válvula de cinco mangueras), la bomba esta montada sobre aislantes para evitar ruidos y daños por vibraciones. Las dos secciones control y dosificación están conectadas dentro de la unidad tanto hidráulica como mecánicamente, toda HMU tiene una válvula rotativa y rotativa que controla el movimiento de los cilindros de dirección

1. Carrete (interior) 2. Salida (drenaje al tanque) 3. Orificio de giro a la izquierda 4. Manguito (exterior) 5. Orificio de giro a la derecha 6. Entrada (aceite de la bomba) 7. Conducto 8. Estator 9. Rotor 10.Conducto 11.Mando 12.Pasador 13.Resortes de centrado A: Sección de Control B: Sección de Dosificación

Bomba de dosificación posición neutral




Una HMU esta dividida en dos secciones principales, la sección más grande es la válvula rotativa (1), la sección más pequeña es la sección medidora o dosificadora (2), la válvula rotativa bloquea el flujo de aceite cuando la HMU esta en neutro y dirige el aceite hacia la sección medidora y los cilindros de dirección cuando la HMU gira a la derecha o izquierda.

El extremo (3) de la HMU permite unirla al eje de la columna de dirección. timón o volante, la HMU se controla al girar la volante de dirección, las cuatro conexiones son aceite piloto para giro a la izquierda (4), aceite para giro a la derecha (5), suministro desde la bomba (6) y retorno a tanque (7)

La sección medidora consiste de un estator (1) y el rotor (2), el eje conductor (3) se une con estriado al rotor, el otro extremo del eje se une con un pasador al carrete exterior (4) en la sección rotativa La sección de control de la válvula rotativa contiene un carrete interior (1), con pasajes (2), y un carrete exterior o manguito (3) con orificios, el carrete interior tiene ranuras (5) para el eje del timón de dirección, el carrete exterior se conecta con el pasador a la sección dosificadora

Cuando el carrete interior esta completamente insertado en el manguito exterior, los resortes de centrado de tipo hoja (6) están insertados en las ranuras del manguito (7)




Si la volante de dirección esta estacionaria, la sección de control esa en la posición neutral, no hay alineamiento entre los pasajes de los carretes interior y los orificios del manguito exterior, la válvula funciona como de centro cerrado, cuando la volante gira algunos pasajes se alinean con los orificios permitiendo al aceite de la bomba fluir, cuando la volante de dirección es soltada, los resortes de hoja giran el carrete exterior a su posición neutra

En la caja de la válvula rotativa de la HMU hay pasajes (1) que toman aceite de la sección dosificadora, también hay pasajes ranurados (2) dentro de la caja desde donde el aceite es enviado o recibido de la válvula rotatoria, cada ranura se conecta a una de las puertas que están en los lados de la caja cubierta

1. Carrete 4. Manguito 14.Orificios para el pasador 15.Orificios para el flujo de aceite 16.Ranuras para el flujo de aceite 17.Ranuras para los resortes




LECCION 2.1.1: FUNCIONAMIENTO DE UNA HMU El aceite de la bomba de la válvula de control de dirección pasa por la entrada (6) a la sección de control (A. Cuando se gira la volante de la dirección, la sección de control envía aceite a la sección de dosificación, el aceite dosificado es enviado a continuación por la sección de control (A) al orificio de giro a la derecha (5) o al orificio de giro a la izquierda (3) Este aceite se convierte en aceite piloto para la válvula de control de la dirección. La sección de dosificación es una pequeña bomba hidráulica produce una pequeña cantidad especifica (dosificada) de flujo de aceite, esta pequeña dosis de aceite es enviada por la sección de control (A) al orificio de giro a la izquierda o a la derecha. Cuando la volante de la dirección se gira más rápido, hay un aumento en el flujo de aceite piloto, se envía más aceite piloto a la válvula de control lo que permite que los cilindros de dirección se muevan mayor distancia y con mayor rapidez

Flujo de Aceite La sección de control de la bomba de dosificación de dirección es una bomba de centro cerrado. Cuando la volante de dirección esta en posición neutral no hay alimentación entre los orificios del manguito (4) y los conductos del carrete (1), sin embargo, una pequeña cantidad de la bomba de la entrada (6) puede pasar por la posición central de la bomba de dosificación de la dirección. Esta pequeña cantidad de flujo de aceite ( purga térmica, sangrado térmico) mantiene la bomba HMU llena y preparada para una respuesta rápida a las demandas del volante. La purga térmica contribuye también a mantener calientes las tuberías de aceite piloto que va a la válvula de dirección y a la bomba HMU, así como mantiene lubricada la bomba




En el esquema la HMU dirige el aceite al cilindro de dirección, en otros sistemas la HMU dirige el aceite a una válvula de control de dirección. Hemos visto los componentes de la válvula rotativa, la sección dosificadora consiste de una bomba tipo gerotor que controla la cantidad de aceite que va al cilindro de dirección El carrete interior esta unido por estrías al eje de la volante, el manguito externo se conecta al carrete con resortes, un pasador a través del manguito pasa por un gran agujero en el carrete, el carrete puede girar hasta 8 grados en cualquier dirección antes que el pasador choque, los resortes regresan al manguito a neutro, la bomba medidora o dosificadora se une al manguito exterior, una vuelta de la volante de dirección hace girar el eje una vuelta también pero el rotor gira muchas mas vueltas dentro de su estator En la figura de la pagina siguiente al rotar a la derecha la volante gira el carrete interior en sentido horario, durante los primeros 8 grados de giro de la volante, el manguito permanece estacionario, cuando el carrete interior ha rotado 1.5 grados dentro del manguito exterior, el aceite fluye hacia la bomba dosificadora Luego de girar la volante 4 grados, la bomba medidora empieza a dosificar aceite de regreso a la válvula rotatoria.




Luego de los 8 grados de rotación, los pasajes en el carrete y el manguito están totalmente alineados en la posición de giro a la derecha, el carrete, el manguito y la bomba dosificadora giran juntos La válvula rotativa dirige el aceite desde la bomba medidora hacia el cilindro de dirección, el aceite de retorno desde el cilindro pasa por la válvula rotatoria rumbo al tanque

Cuando se gira el volante de dirección hacia la derecha y hacer un giro de la máquina a la derecha, el carrete (1) el pasador (12)y el mando (11) comienzan a girar. El manguito (4) no empieza a girar al mismo tiempo porque el diámetro de los orificios para el pasador (12) en el manguito (4) es ligeramente mayor que el diámetro del pasador (12) Esto permite que el carrete (1) gire dentro del manguito lo suficiente para alinear los orificios en el manguito con las ranuras en el carrete. El camino del aceite para la purga se cierra cuando el carrete y el manguito giran y salen de la posición neutral.




El aceite de la bomba pasa desde la entrada (6) por los orificios en el manguito y llega a las ranuras en el carrete. El aceite en las ranuras sale por otros orificios en el manguito y llega al conducto (10), el aceite pasa por el conducto (10) a la sección de dosificación de donde es enviado a un espacio entre el estator y el rotor. El rotor esta conectado por estrías al mando (11), cuando el mando gira el rotor gira y hace salir aceite del conducto (7) El aceite dosificado pasa por otros orificios en el manguito llega a las ranuras en el carrete y sale del manguito al orificio de giro a la derecha. Aceite piloto del orificio va al carrete direccional en la válvula de control de la dirección Cuando se deja de girar el volante de dirección, el carrete, el pasador, el mando y el rotor dejan de girar, los resortes de centrado que estaban comprimidos cuando el carrete se movía, hacen regresar ahora el carrete y el manguito a la posición neutral. Los orificios en el manguito ya no están alineados con las ranuras en el carrete, se detiene también el aceite piloto a la válvula de control de dirección lo que hace que las ruedas permanezcan en la posición en que estaban cuando se dejo de girar la volante Si por cualquier motivo se desarma la bomba de dosificación de la dirección, debe volver a armarse con la relación que se muestra entre el rotor (9) y el pasador (12), en caso contrario la dirección será errática.

Detección de carga La bomba HMU tiene un orificio de detección de carga además de los cuatro orificios que se han descrito. Este orificio esta conectado internamente al orificio de entrada a la bomba por medio de un orificio. La presión de aceite en el orificio de entrada se detecta en la tubería de detección de carga, esta presión de señal se comunica al carrete de prioridad en la válvula de control de dirección.




LECCION 2.2 SISTEMA DE DETECCIÓN DE CARGA PRINCIPIOS SOBRE SISTEMAS HIDRAULICOS DETECTORES DE CARGA Y DE PRESIÓN COMPENSADA LS / PC. La presión compensada es un principio de diseño y el detector de carga conocido comúnmente por el termino “sensor” de carga es otro. Ambos pueden ser usados juntos. Iniciaremos nuestra discusión construyendo un sistema básico compuesto de los siguientes elementos: ( 1 ) Una bomba de desplazamiento fijo. ( 2 ) Un reservorio (tanque). ( 3 ) Una válvula de control abierto, activada por palanca. ( 4 ) Un cilindro hidráulico de doble acción. En un sistema de centro abierto “todo” el flujo de la bomba pasa “todo” el tiempo por la válvula de control, ya sea directamente hacia el tanque o hacia el actuador, o repartido entre ambos durante una condición de dosificación, “medición” o “transición” entre una u otra posición. Este flujo constante de un gran volumen de aceite tiene el potencial de generar gran cantidad de calor si existe alguna restricción al flujo. El calor reduce la vida de los componentes. Usando una válvula de gran tamaño para minimizar la restricción a un enfriador de aceite podemos limitar los efectos del calor; sin embargo, esto no siempre es práctico por el costo y tamaño de los componentes con relación a la máquina

En el “Esquema” podemos crear algunos problemas si accionamos la válvula de control a la posición de extender el cilindro y la mantenemos activada aún cuando el cilindro llegue a su tope. Si hacemos esto debemos añadir otro componente: la válvula de alivio (5) para proteger el sistema. La desventaja de esto es que descargamos o aliviamos nuestro sistema a una “alta presión” lo cual resulta en alta generación de calor. La alta presión también puede reducir la vida de los componentes




Hay otros dos problemas asociados con este sistema hidráulico, que trataremos mas adelante: ( 1 ) Movimiento “pegajoso” (sticky) del carrete de control. ( 2 ) La velocidad del cilindro varia con las RPM del motor o por cambios de carga en la compuerta de salida de la válvula. Esto provoca que el caudal o flujo de aceite cambie CARRETE DE CONTROL PEGAJOSO ( STICKY ) Este efecto es provocado por las comúnmente llamadas “fuerzas de flujo”. Las fuerzas de flujo son aquellas que actúan sobre el carrete de control y tienen a provocar que el carrete se quede en la posición abierta mientras exista flujo a través del orificio creado por la apertura del carrete. Estas fuerzas de flujo son directamente proporcionales a la cantidad de flujo y a la caída de presión a través de las bandas del carrete. En otras palabras, conforme el flujo y / o la caída de presión se incrementen, la fuerza que trata de mantener el carrete abierto (fuerza de flujo) también se incrementa. Grafico h18. Un vector de fuerza actúa paralelamente a la línea de centro del carrete de la válvula actuando para mantener el carrete abierto, SE OPONE A QUE LO CIERREN. En el diagrama anterior, mientras más cerca está de cerrarse la compuerta de salida por la banda del carrete, mayor es la caída de presión (demanda de alta presión pero con baja demanda de caudal) a través del carrete y mayor la fuerza que trata de mantenerlo abierto. Para ilustrar mejor lo anterior, imagínese que trata de cerrar una puerta contra un fuerte viento; mientras más cerca está de cerrar la puerta mas grande es la fuerza que trata de mantenerla abierta. Lo que se siente es el efecto de flujo y presión a través del carrete de la válvula (puerta) conocido fuerza e flujo. Sería de mucha ayuda en las válvulas de control si el carrete se “centrara” por si mismo. Esto lo podemos hacer fácilmente. Añadiendo un resorte centrador (6) debajo del carrete para cerrar el orificio cuando el operador suelte la palanca. Recuerde, sin embargo, que mientras mayor es el flujo y / o mayor la presión, mayor es la fuerza de flujo y mayor tendrá que ser la tensión del resorte centrador. ¿Cuál es el resultado neto? Alto esfuerzo necesario para accionar la palanca y esto nos lleva a un operador que se fatiga rápidamente




¿Cuál es la mayor manera de solucionar el problema? Debido a que esas fuerzas de flujo están relacionadas tanto con el flujo como con la caída de presión, si pudiéramos reducir uno a uno o ambos de estos factores estaremos reduciendo las “fuerzas de flujo”, por lo tanto la fuerza necesaria del resorte centrador y posconsecuencia los niveles de esfuerzo del operador. VELOCIDAD VARIABLE DEL CILINDRO En un circuito simple como el nuestro, la velocidad del cilindro esta determinada por el flujo a través del carrete de control. Este flujo puede ser afectado por la velocidad del motor, carga en implemento (que es prácticamente la misma en la compuerta de la válvula), desplazamiento o posición de la palanca de accionamiento (por lo tanto el carrete) y entrega de la bomba. Si el operador trata de mantener una velocidad constante del cilindro, con variaciones de velocidad (RPM) del motor y de la carga hidráulica, tendría que estar continuamente cambiando la posición de la palanca de control y por lo tanto la abertura del carrete (variando el tamaño de orificio) para “compensar” y mantener la misma caída de presión a través del carrete de control. Nosotros conocemos de los principios de hidráulica que cuando la caída de presión a través de un orificio se mantiene constante, el flujo a través del mismo no variará. Lo anterior es difícil de hacerlo pues para tratar de mantener una velocidad constante del implemento se debe mover continuamente la palanca de control y requiere estar atento permanentemente, esto añade fatiga al operador. Si a esto le sumamos el esfuerzo necesario para vencer el resorte centrador, la fatiga del operador será rápida. Sería grandioso solucionar estos problemas a la vez... podemos hacerlo añadiendo una válvula reductora de presión (7) la cual usaremos para controlar flujo que atraviesa la válvula de control. También usaremos válvulas de control de “centro cerrado”.




Como podemos ver por la forma como la válvula reductora de presión va instalada en el sistema, se está detectando la presión de entrada al carrete de control y también de la misma compuerta de salida (carga). La presión de la compuerta de salida del carrete de control (carga) se suma con la tensión del resorte de la válvula reductora para limitar la presión aguas abajo, a la entrada de la válvula de control. También necesitamos añadir una válvula “doble check”, o de resolución, que selecciona la presión de trabajo mas alta ya sea la del lado de la cabeza o de la varilla del cilindro y envía la señal “resulta” (la mas alta de las dos) a la válvula reductora. ¿Cómo se produce la reducción del esfuerzo para mover palanca de control de la válvula...? Si Ud. Recuerda de nuestra discusión sobre las fuerzas de flujo y sus efectos sobre el “ esfuerzo ” del operador al mover la palanca de control; 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 está determinado por la bomba (de desplazamiento fijo) y los requerimientos de presión 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 caída de presión a través del carrete. Del esquema podemos ver que la “válvula reductora de presión ” (o válvula de control de flujo) está instalada en el circuito para “sensar” la presión de trabajo (workport). Esta presión trabaja en la cámara de resorte contra la presión de alimentación desde la bomba. La presión resultante de salida de la válvula es igual a la presión de trabajo (Workport pressure) mas la presión del resorte 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 que alimenta al carrete de control principal (entrada), es igual a la presión de trabajo (compuerta de salida) más la tensión del resorte de la válvula reductora; entonces es obvio que la caída de presión a través del carrete de control principal (compuerta de salida menos la entrada) es igual al valor del resorte (equivalente psi). Si dimensionamos nuestro resorte para una ejercer una presión de 50 psi, entonces esta máxima caída de presión de 50 PSI a través del carrete de control principal minimiza las “”fuerzas de flujo” y nos permite reducir el tamaño y fuerza del resorte centrador, por lo tanto, el esfuerzo del operador.




La misma válvula reductora (o de control de flujo) actúa también para anular los efectos de la velocidad variable en el cilindro: conforme el motor aumenta de RPM, el flujo de la bomba se incrementa aumentando la presión. A válvula reductora reacciona a este incremento en la presión desde bomba y “restringe” el flujo de ingreso para mantener a misa caída de presión a través del carrete principal de control. Mediante esto se mantendrá el flujo constante hacia el cilindro. Si el motor baja sus RPM. Sucede lo contrario, permitirá pasar más flujo. Esta válvula también anula los efectos de carga “variable” en las compuertas de 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 la bomba no sea capaz de suministrar el flujo requerido. La velocidad del implemento será constante. DEFINICION DE PRESIÓN COMPENSADA: Un sistema de control que da por resultado una velocidad constante del implemento para una posición específica de la palanca de control. Este efecto se logra manteniendo una caída de presión constante a través de la válvula de control en el valor determinado por el resorte de la válvula reductora de presión. NOTA: (ESQUEMA h20) Realmente están ocurriendo dos caídas de presión: (1) La caída de presión a través del carrete de la válvula de control que es controlada o limitada por el resorte en la válvula reductora de presión (o válvula de control de flujo). (2) La caída de presión en la misma válvula reductora. Esta caída varia dependiendo de la diferencia entre la presión de la bomba y la presión en la compuerta de trabajo (workport), mas el valor de la presión debida al resorte. En condiciones que requieren un movimiento lento del cilindro, el operador mueve la palanca de control sólo con un pequeño desplazamiento, por tanto, el carrete de control, también se mueve una pequeña longitud; en esta condición solo una pequeña parte del flujo total de la bomba va hacia el cilindro. Con una bomba de desplazamiento fijo, ¿Qué pasará con la presión a la salida de la bomba?. La presión de salida se incrementa hasta que la válvula de “alivio” descarga el exceso al tanque. Este alto flujo a alta presión contribuye a elevar el calor en el sistema, pudiendo acortar la vida de los componentes (la válvula de alivio también se abrirá cuando la válvula de control está en la posición de retención). Anteriormente mencionamos que podríamos añadir un enfriador de aceite. Pero tenemos también otras dos opciones:

• Añadir una válvula de control de flujo (5) o válvula de descarga • Reemplazar la bomba de desplazamiento fijo con una bomba de

desplazamiento variable




VALVULA DE CONTROL DE FLUJO O DE DESCARGA Añadiremos una válvula de control de flujo a nuestro sistema. Esta válvula será capaz de sensar la presión de alimentación de la bomba y la presión en la compuerta de trabajo. También habrá un resorte trabajando con la presión de la compuerta de trabajo (se suman) contra la presión a la salida de la bomba. Esta válvula limitará nuestra presión de salida de la bomba. Esta válvula limitará nuestra presión de salida de la bomba a un valor igual a la presión de trabajo mas la presión del resorte. Ahora, el flujo no necesario en la válvula de control del implemento será descargado al tanque por nuestra válvula de descarga en vez de la válvula de alivio. (Recuerde que la válvula de alivio. (Recuerde que la válvula reductora de presión de los implementos produce una restricción al flujo, como un orificio). Analicemos esto a través de un ejemplo: Nuestro implemento usara 5 GPM (galones por minuto) y provocará una presión en la compuerta de trabajo de 2000 PSI. Nuestra bomba de desplazamiento fijo es capaz de entregar 30 GPM. El resorte en la válvula de descarga es de 200 PSI. Que se suma a la presión de trabajo de 2000 PSI, resultando en 2200 que se oponen a la presión de salida de la bomba, limitándola por lo tanto a 2200 PSI. El exceso de flujo, que el implemento no necesita, se descarga al tanque a una presión de 200 PSI mayor que la necesaria en la compuerta de trabajo (2000 PSI). Esta diferencia (200 PSI), que es el valor del resorte de la válvula de descarga, se le llama PRESION MARGINAL y es la que asegura una buena “respuesta” del implemento. ¿Qué pasa cuando el control está en retención (Hold) y necesitamos ningún flujo? Como estamos usando válvulas de centro cerrado, se podría esperar que actúe la “válvula de alivio”; sin embargo, como estamos usando la válvula de descarga, la presión de suministro de la bomba actúa sobre el resorte de 200 PSI sumados a “O PSI” de la compuerta de trabajo. Descargando los 30 GPM al tanque a una presión de 200 PSI “Nuestra válvula de descarga o válvula de control de flujo minimiza el incremento de calor en el sistema y aumente la vida de los componentes” En el sistema que estamos analizando, el mayor problema que nos queda es la POTENCIA HIDRÁULICA DESPERDICIADA. Con este sistema nuestra bomba siempre (todo el tiempo) entrega el máximo flujo (suponemos a RPM máximas del motor) sin importar lo que realmente necesita el implemento. El exceso de flujo siempre regresa el tanque. “Está es la energía desperdiciada” .




BOMBA DE DESPLAZAMIENTO (FLUJO) VARIABLE Con la bomba y su válvula de control montada sobre el motor, necesitamos algún medio para controlar el flujo de la bomba. Lo más lógico es conectarse a la línea de presión de la compuerta de trabajo que va hacia nuestra válvula reductora de presión y usar esta presión y usar esta presión para controlar el flujo de la bomba. Llamaremos a esta presión e control la “presión señal” o “señal”. Esta señal actuará junto a un resorte para darnos una presión de salida de la bomba a un valor fijo por encima de la presión de la compuerta de trabajo, llamad “presión marginal”.. Como los requerimientos de flujo cambian de acuerdo a la posición de la palanca de control, la presión en la compuerta de trabajo cambiará como reacción a estos movimientos, y por consecuencia la presión señal también cambia; provocando que la posición de la placa angulable de la bomba cambie, regulando el caudal o entrega de la bomba. Nota: Regresando a nuestro diagrama básico, hemos trasladado la función de nuestra válvula de descarga y de la válvula de alivio principal hacia la válvula de control de la bomba. Uno de los carretes de la válvula de control de la bomba es denominado compensador de flujo o “carrete marginal” (no confundirlo con la reductora de la válvula de control, que a veces se le lama “válvula compensadora” ya que compensa los esfuerzos del operador); mientras que el otro es el limitador de presión que limita la presión máxima del sistema Si tenemos un vástago de control secundario, en el grupo de la válvula de control de la bomba, que reacciona a la presión de salida de la bomba y esta ajustada para “abrir” a una presión máxima dada, podemos regular el caudal de la bomba para mantener un presión máxima del sistema sin necesidad de utilizar una válvula de alivio principal. (Estas dos funciones las discutiremos en detalle más adelante). Regulando la bomba y su válvula control para que nos dé exactamente el flujo necesario para cubrir la demanda de presión de la compuerta de trabajo, el sistema trabajará de manera mucho más eficiente.




Por ejemplo: La fórmula para la potencia hidráulica es la siguiente: (GPM x PSI)/ 1714 = HP = GPM x PSI x 000583 Considerando una bomba de caudal “fijo” que entrega 30 GPM, y una presión en la compuerta de trabajo de 2000 PSI, usamos una válvula de control de flujo (válvula de descarga) que detecta la presión de la compuerta de trabajo (Pt) y actúa con un resorte que da 200 PSI (Presión Marginal - Pm) entonces la potencia demandada al motor diesel y consumida por la bomba será [ 30 PM x (2000 PSI + 200 PSI) ] / 1714 = 38.5 HP Sin embargo, controlamos el flujo que va al cilindro, podemos usar por ejemplo sólo 5 GPM (depende de la posición del carrete); en este caso estamos usando sólo: [5 GPM x (2000 PSI + 200 PSI)]/ 1714 = 6.4 ¿Qué pasa con los (38.15 – 6.4) = 32.1 HP que estamos pidiéndole al motor? Se desperdician descargándolos al tanque en forma de calor. Utilizando una bomba de desplazamiento variable ¿cuántos HP desperdiciamos? Prácticamente nada. Recuerde, esta bomba se regula para entregar el flujo exacto que se necesita, a una presión ligeramente superior que la requerida. Ejemplo: HP total demanda = [ 5 GPM x 2200 PSI]/1714 = 6.42 HP HP neto para trabajo =[5 GPM x 2000] /1714 = 5.83 HP HP desperdiciada = 6.42 – 5.83 HP Se desperdician 0.59 HP en forma de calor debido a la presión marginal. Comparativamente estamos usando la sexta parte de HP que en el ejemplo anterior. Tenemos dos ventajas al usar BOMBAS DE CAUDAL VARIABLE:

(1) Menor calor generado; dando mayor vida a los componentes. (2) Menor HP desperdiciados; usando menos combustible.




LOAD SENSING O SENSADO DE CARGA Cualesquiera de los métodos, usando la válvula de control de flujo (o de descarga) o la bomba de caudal variable con su válvula de control, nos dan la características de un sistema conocido como “Load Sensing” o sensor de carga. En ambos sistemas se usa una “red” de resolución de señales en forma lógica, que envía solamente el valor más alto (de entre todas las presiones en las compuertas de trabajo de todas las válvulas de control que se tengan) hacia la válvula de control de flujo (o de descarga) o a la válvula de control de la bomba (carrete marginal). De esta forma se suministra el flujo necesario de acuerdo a los requerimientos de presión del sistema. A esto también se le llama “red de trabajo de las señales”. Dentro de esta “Red” de trabajo existen varias válvulas “Doble check”, las cuales 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 un valor fijo por encima de la más alta presión requerida por el sistema. SISTEMAS HIDRÁULICOS SENSORES DE CARGA Y DE PRESION COMPENSADA Anteriormente hemos visto como trabaja la “presión compensada” y la detección o “sensado de carga”. Ahora los juntaremos y veremos por que deseamos tener presión compensada en un sistema “sensor de carga”.

En este esquema tenemos dos válvulas de control de implementos, marcados A y B (note los componentes encerrados en la línea gruesa punteada), ninguna tiene una válvula reductora de presión (control de flujo) en su circuito. Hay una válvula doble check (de resolución) entre el lado de la varilla y de la cabeza de cada cilindro. Ya sea que se accione uno o ambos implementos, otra válvula de resolución (doble check) enviará la señal de mayor presión de los do cuerpos de válvula hacia la válvula control de flujo (la de descarga). Estas dos válvulas están trabajando solo como “detectoras de carga”. Hagamos trabajar a las 2 válvulas (2 implementos) a la vez. La válvula A tiene una presión en la compuerta de trabajo de 2000 PSI y la B de 500 PSI. La mayor de estas presiones (2000 PSI) será sensada en la válvula de control de flujo (válvula de descarga) sumándose a la presión del resorte (200 PSI). Esto limitará nuestra presión de alimentación a 2200 PSI. Ambos implementos tienen disponible 2200 PSI en el lado de entrada de sus carretes de control principal




Ahora calculemos la caída de presión a través de cada carrete de control: La válvula “A” necesita 2000 PSI en la compuerta de trabajo, mientras que la bomba entrega 2200 PSI. La diferencia es 200 PSI. Esta relativamente pequeña caída de presión, no induce fatiga en el operador. En la válvula “B” necesitamos 500 PSI en su compuerta de trabajo. La bomba entrega 2200. la caída de presión es de 1700 PSI. Esta caída de presión es difícil de mantener y el operador se fatigará debido al mayor esfuerzo sobre la palanca de control. Esta mayor caída de presión trata de abrir el orificio de paso en la válvula de control para que pase mayor flujo que el necesario debido a que éste es el camino de menor resistencia en el circuito. El flujo a través del orificio en la válvula B no permanecerá constante si los requerimientos de carga en la válvula “B” cambian (aún si el carrete de la válvula se mantiene en la misma posición). El operador necesitar constantemente ajustar el carrete principal de la válvula para mantener una velocidad constante del implemento. La mayor caída de presión a través de este tipo de válvulas hacen necesarios resortes centradores de gran fuerza para prevenir que el “spool” o carrete se quede pegado (sticky) como consecuencia de las fuerzas de flujo. Esto resultará en mayores esfuerzos sobre la palanca de control y por consecuencia en un operador fatigado

En este esquema tenemos dos válvulas de control de implementos marcadas A 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 varilla y la cabeza del pistón en cada cilindro. Ya sea que se accione cualquiera de los dos implementos, otra válvula doble check enviará la señal de mayor presión 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 será sensada 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 PSI disponibles en el lado de entrada de sus válvulas de control, también cada válvula 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 la presión de la compuerta de trabajo. Esta presión actúa en la cámara del resorte oponiéndose a la presión de suministro desde la bomba. La presión resultante a la salida de la válvula reductora (control de flujo) es la presión de la compuerta de trabajo sumada a la tensión del resorte. Para la válvula A, la presión en la compuerta de trabajo es de 2000 PSI, sumándole los 50 PSI del resorte de la válvula reductora (control de flujo), nos da una presión en la compuerta 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 la compuerta de entrada del carrete de control 2050 PSI nos da 150 PSI. La segunda caída de presión es a través del carrete principal, siendo en la entrada 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 de flujo)




Veamos ahora que pasa con la válvula B. La presión de la compuerta de trabajo de 500 PSI se suma a la del resorte de la válvula reductora de presión de 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 la bomba de 2200 PSI menos 550 nos da 1650 PSI. La segunda caída de presión 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 valor del resorte de la válvula reductora de presión (control de flujo) Podemos observar que tenemos una caída de presión a través de cada carrete de control de 50 PSI, y esto se debe al resorte de 50 PSI de las válvulas reductora de presión (control de flujo) Esta válvula reductora de presión (control de flujo) minimiza las fuerzas de flujo en el carrete de control principal y nos permite reducir el tamaño de los resortes centradores, y por lo tanto reducir los esfuerzos efectuados sobre las palancas.




LECCION 2.2.1 FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA Y DEL CONTROLADOR DE SENSADO

La bomba de pistones axiales de desplazamiento variable con compensación de presión consta de dos elementos, la bomba y la válvula compensadora. La válvula compensadora controla el flujo de salida de aceite de la bomba controlando el movimiento del pistón de control (actuator piston), este pistón trabaja contra el resorte diagonal (bias spring) moviendo el plato de desgaste oscilante (swashplate) para continuamente ajustar el ángulo, la cantidad de aceite entregado en cada revolución de la bomba (su desplazamiento) es determinado por ese ángulo, la cantidad de aceite en este modelo de bomba es 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 los componentes, el plato oscilante o de desgaste no-rota, cuando el barril de cilindros gira con el plato en ángulo máximo, los pistones son movidos dentro y fuera siguiendo el ángulo, para un pistón es movido fuera del barril admite aceite desde la lumbrera de la bomba que conecta al tanque, al continuar rotando el conjunto el pistón empuja el aceite desde el barril hacia la salida.




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 de control, 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 presión de descarga de la bomba actúa en el pistón a tensión, opuesto esta el pistón de control que es usado para disminuir el flujo de la bomba, este pistón tiene un área mayor que el pistón tensión. El carrete compensador de presión y el carrete compensador de flujo de la válvula compensadora de presión y flujo cambian el desplazamiento de la bomba 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 pistón de control hace posible vencer la fuerza del pistón a tensión cuando la válvula compensadora le aplica presión. La válvula compensadora de presión y flujo automáticamente mantiene la presión de la bomba y el flujo al nivel necesario para cumplir con los requisitos de carga y flujo del sistema, cuando ninguno de los implementos del equipo es usado la bomba esta en baja presión de espera (standby), si uno o más circuitos son usados, las señales de presión son comparadas y la mayor presión es enviada como señal a la válvula compensadora, esta envía su señal a la bomba para mantener el flujo y presión requerido, esta última se llama presión marginal y es mayor que la señal recibida en la válvula compensadora También limita la presión evitando sobrecargas del sistema, a un determinado valor el compensador de presión anula al compensador de flujo disminuyendo el ángulo reduciendo el flujo bajando la presión.




El barril de cilindros El eje de mando estriado de la bomba hace rotar al barril El barril de cilindros contiene a los pistones y los mueve Los pistones permanecen unidos por una placa llamada de retracción. Cada pistón tiene un pivote. Los pivotes de los pistones deslizan sobre una placa de desgaste que no rota La placa de desgaste aquí esta unida al plato oscilatorio El plato oscilante gira unos grados movido por los dos pistones El pistón de control de mayor tamaño El pistón a tensión de menor tamaño y tiene un resorte Este ángulo genera el movimiento de los pistones axialmente dentro del barril cambiando el desplazamiento de la bomba o volumen de aceite entregado en una revolución




OPERACIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA Y LA VÁLVULA COMPENSADORA DE PRESIÓN Y FLUJO

Bomba Hidráulica - Pistones Bomba de pistones de desplazamiento variable y Válvula Compensadora (1) Resorte (2) Resorte (3) Válvula Compensadora (4) Pistón Actuador (5) Shoe Plate (6) Eje de Mando (7) Swashplate (8) Piston shoe (9) Piston (10) Piston Bias (11) Resorte Bias (12) Cilindro barrel (13) Carrete compensador de Presión (14) Carrete compensador de Flujo La bomba hidráulica tiene un pistón Bias (10) y un pistón del actuador (4) El pistón Bias se usa para incrementar la carrera de la bomba. El pistón es presionado con la carga del Resorte (11) y asistido por la presión de descarga de la bomba. El pistón de Actuador (4) se usa para disminuir la carrera de la bomba. El pistón del actuador tiene una mayor área que el pistón Bias. El carrete compensador de flujo (14) y el carrete compensador de presión (13) cambia el desplazamiento de la bomba regulando la presión en el pistón del actuador (4) La mayor área del pistón del actuador (4) permite al pistón superar al pistón Bias (10) y al resorte (11) en el orden para disminuir la carrera de la bomba cuando la válvula compensadora (3) aplica la presión de descarga de bomba al pistón. La presión de salida es mantenida a aproximadamente 2100 kPa (305 psi) sobre la presión de puerto de trabajo. La válvula compensadora tiene un limitador de presión. El limitador de presión previene de sobrecargas de la bomba y del sistema. Cuando la presión del puerto de trabajo esta encima de 24100 kPa (3500 psi), el carrete compensador de presión (13) puentea al carrete de compensador de flujo (14) Esto baja el caudal de la bomba. La acción empieza a aproximadamente 690 kPa (100 psi) debajo de la presión máxima de seteo o regulación. Los siguiente esquemas muestran la bomba y la válvula compensadora con diferentes condiciones en el sistema hidráulico.




Máquina Apagada

Cuando el motor esta apagado, el resorte de inclinación (bias spring) fija el plato 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 de pistones y barril gira, el aceite es forzado fuera, hacia el sistema




Low Pressure Standby Operación de la bomba y del compensador (Baja Presión de Standby) (1) Resorte (2) Resorte (3) Línea a la válvula de control (4) Piston Actuador (5) Swashplate (6) Piston Bias (7) Resorte Bias (8) Caja de drenaje (9) Pasaje (10) Pasaje (11) Pasaje (12) Pasaje (13) Carrete compensador de Presión (14) Carrete compensador de Flujo (15) Cavidad (16) Línea de señal de la válvula de control (AA) Alta presión de aceite

(EE) Aceite Piloto (LL) Tanque de aceite La baja presión de standby ocurre cuando la máquina está funcionando y los instrumentos están en la posición del HOLD. No hay flujo de demanda de la bomba. Consecuentemente no hay señal de presión en la línea (16) Antes de que el motor arranque, el resorte Bias (7) mantiene el swashplate (5) en máximo ángulo. Cuando la bomba empieza a girar, la presión se incrementa en el sistema debido a las válvulas de implemento de centro cerrado. La presión en el pasaje (11) es sentida en la parte inferior del carrete compensador de presión y del compensador de flujo. Como la presión se incrementa, esta empuja el carrete compensador de flujo en contra del resorte (1) Cuando la presión del sistema llega a ser mayor que 2100 kPa (305 psi), el carrete (14) se mueve ascendentemente lo suficiente para abrir el pasaje para la línea de presión de aceite retorne al pistón del actuator (4) Esto causa que el pistón actuador se mueva hacia la derecha. El pistón del actuador comprime el resorte Bias (7) y el pistón del actuador mueve el swashplate hacia ángulo mínimo. El pistón del actuador continúa moviendo hacia la derecha hasta que el pistón del actuador destapa el pasaje taladrado del cilindro del pistón de actuador. Esto permite el aceite drenar a la caja




La salida de la bomba no es lo suficientemente bueno para compensar por fugas del sistema y para el drenado adicional a través del agujero taladrado del pistón actuador. El pistón se mueve a la izquierda hasta que sólo este abierto parte del agujero taladrado al drenaje. Esto aumenta la presión de aceite detrás del pistón actuador. También, esto limita el desplazamiento del pistón a la derecha. El rendimiento de la bomba es bueno bastante para recuperar el goteo del sistema y para el goteo al caso de la bomba a través del agujero cruz-taladrado. También, la bomba puede mantener la presión del sistema a un máximo de 3600 kPa (520 psi) La bomba está en baja presión de standby. La presión es diferente de la presión de margen debido a las fugas del sistema y debido al agujero en el cilindro del pistón de actuador. El carrete compensador de flujo debe moverse ascendentemente en contra del resorte (1) para proporcionar suficiente flujo al lado del pistón del actuator. Esto permite el sistema compensar las fugas a través del agujero taladrado. El flujo debe ser lo suficiente para mantener la presión requerida en la parte posterior del pistón para superar el resorte Bias y la presión posterior del pistón Bias. La baja presión de standby debe ser aproximadamente 1500 kPa (220 psi) superior que la presión de margen para cambiar la bobina a la cantidad adicional contra primavera (1) La presión de aceite detrás del pistón actuador es menor que la presión del sistema. La caída de presión es creada por el aceite que fluye sobre el orificio. El orificio es creado por el carrete compensador de flujo

SEÑAL

VALVULA COMBINACION

COMPENSADORDEPRESION

COMPENSADORDEFLUJO

BOMBA

ACTUADOR GRANDE

ACTUADOR PEQUEÑO




• Ningún flujo en la condición: “presión baja de standby” (low pressure standby)

• La presión baja

de espera es mayor que la presión marginal

Con la máquina arrancada, el resorte de inclinación mantiene el plato angulable en el máximo ángulo. Cuando la bomba produce flujo, la presión del sistema comienza a incrementarse porque el flujo es bloqueado en las válvulas de control de los implementos. Esta presión es sentida debajo del carrete marginal y el carrete de corte de presión. El carrete marginal se mueve hacia arriba contra la fuerza del resorte y la presión baja de señal de la válvula de prioridad, y permite que el aceite del sistema vaya al pistón de control Mayor en la bomba (pistón superior en la figura)

Cuando la presión en el pistón de control mayor se incrementa, el pistón supera la fuerza del resorte de inclinación y de la presión del pistón de control pequeño (pistón inferior en la figura) y mueve el plato angulable a un ángulo reducido (ángulo respecto a la vertical) El pistón de control grande se mueve a la derecha 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. En este ángulo mínimo, la bomba producirá sólo el flujo suficiente para compensar las fugas del sistema. La presión del sistema en este momento es llamada “presión baja de espera” y es aproximadamente 480 psi (3300 kPa)

La presión baja de espera es mayor que la presión marginal. Esta característica es debido a la alta contra presión (back pressure) creada por el aceite que es bloqueado en las válvulas de centro cerrado cuando todas las válvulas están en la posición fija. El aceite de suministro de la bomba empuja el carrete marginal hacia arriba y comprime adicionalmente el resorte marginal. El aceite de suministro adicional luego va hacia el pistón de control grande y fluye a través del conducto transversal en el vástago hacia la carcasa de la bomba




Incremento de carrera (Upstroking) Operación de la bomba y del compensador (Upstroke) (1) Resorte (2) Resorte (3) Línea a la válvula de control (4) Piston Actuador (5) Swashplate (6) Piston Bias (7) Resorte Bias (8) Caja de drenaje (9) Pasaje (10) Pasaje (11) Pasaje (12) Pasaje (13) Carrete compensador de Presión (14) Carrete compensador de Flujo (15) Cavidad (16) Línea de señal de la válvula de control (AA) Alta presión de aceite (EE) Aceite Piloto (LL) Tanque de aceite Incremento de carrera significa que la bomba está aumentando el desplazamiento. Esto ocurre cuando la señal de presión se incrementa debido a un incremento de la presión de carga. La señal más alta de presión de la válvula resolver del implemento fluye a través de la línea (16) Llenando la cavidad (15) la presión de Señala aumenta la fuerza del resorte (1) esto moverá el carrete (14) descendentemente. El carrete (14) bloquea el flujo de aceite de suministro al pistón del actuator (4) Cuando el carrete compensador de flujo (14) se mueve descendentemente, el aceite puede fluir más allá del resorte del compensador de flujo. El aceite fluye a través del pasaje (10) a la caja de drenaje (8) El suministro de aceite fluye a través del pasaje (9) al pistón Bias (6) El flujo de aceite se combina con la fuerza del resorte Bias (13) Las fuerzas combinadas mueven el swashplate al ángulo máximo. Así, se incrementa el flujo de la bomba. La presión de salida de la bomba se incrementa hasta que la presión en el pasaje (11) mueve el carrete (14) a la posición requerida. La presión de la bomba es mayor que las fuerzas combinadas del resorte (1) y la señal de presión en la cavidad (15) El carrete (14) se mueve ascendentemente. La presión se envía al pistón del actuador (4) La fuerza del pistón del actuador que mueve el swashplate (5) más cerca al ángulo mínimo es mayor que la fuerza combinada del pistón Bias y del resorte Bias que están moviendo el swashplate (5) más cerca al ángulo máximo. El ángulo de swashplate (5) disminuirá. El flujo de salida de la bomba disminuirá. Cuando la presión ha disminuido, la presión de señal en la cavidad (15) y la fuerza del resorte en la cavidad (15) moverá el carrete (14) descendentemente. El aceite que está detrás del pistón del actuator (4) fluirá ala caja de drenaje. El pistón Bias (6) y el resorte (7) fuerza el swashplate (5) para aumentar el ángulo.




Dos carretes en la válvula de control de la bomba:

. Compensador de flujo

Compensador de presión

Posición Estable

El movimiento suave del carrete (14) se denomina posición estable. Las fuerzas en ambos extremos del carrete (14) son iguales. El resorte (1) ejerce una presión de 2100 kPa (305 psi) Por consiguiente, la presión de la bomba es 2100 kPa (305 psi) mayor que la presión de señal. La diferencia se llama la presión de margen.

Aquí se muestra la válvula compensadora usada por ejemplo en todas las bombas de implementos de las máquinas motoniveladoras de la serie H. Dos carretes están instalados en la válvula:

1. Compensador de flujo o carrete marginal (a la izquierda): Esta válvula controla la presión marginal y la presión baja de standby. La presión marginal esta ajustada a 305 psi (2100 kPa) encima de la señal de presión. La presión baja de standby es aproximadamente 480 psi (3300 kPa) Si esta presión esta debajo de 380 psi (2660 kPa) o encima de 580 psi (4000 kPa), la presión marginal debe ser verificada. Si la presión marginal esta fuera de especificación, ajuste la presión marginal y la presión baja de standby dentro del rango indicado arriba.

2. 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 tornillo de ajuste individual




ANGULAMIENTO (UPSTROKING)

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 la parte superior del carrete marginal sea más alta que la presión de suministro en la parte inferior del carrete marginal. El carrete luego se mueve hacia abajo, bloquea el aceite hacia el pistón de control grande y abre un conducto hacia el drenaje. La presión en el pistón de control grande es reducida o eliminada, lo cual permite que el resorte de inclinación mueva el plato angulable hacia un ángulo mayor. La bomba producirá ahora más flujo. Esta condición es llamada “angulamiento” (Upstroking)

Las siguientes condiciones pueden causar el angulamiento de la bomba:

1. Una válvula de control es accionada cuando el sistema esta a la presión baja de espera.

2. El vástago direccional de la válvula de control es movido para obtener adicional flujo.

3. Un circuito adicional es activado

4. Disminuye las rpm del motor. En este caso, la velocidad de la bomba disminuye lo cual

causa una disminución en el flujo y presión de suministro de la bomba. La bomba debe entonces angularse para mantener los requerimientos de flujo del sistema.

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




FLUJO CONSTANTE (CONSTANT FLOW)

Flujo Constante (Constant Flow)

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

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




Disminución de la carrera (Destroking) Operación de la bomba y del compensador (1) Resorte (2) Resorte (3) Línea a la válvula de control (4) Piston Actuador (5) Swashplate (6) Piston Bias (7) Resorte Bias (8) Caja de drenaje (9) Pasaje (10) Pasaje (11) Pasaje (12) Pasaje (13) Carrete compensador de Presión (14) Carrete compensador de Flujo (15) Cavidad (16) Línea de señal de la válvula de control (AA) Alta presión de aceite (EE) Aceite Piloto (LL) Tanque de aceite Destroking ocurre cuando la bomba está reduciendo el flujo de salida de la bomba. Destroking también ocurre cuando señal de presión disminuye debido a una disminución de la presión de carga. La señal de presión reducida fluye a través de la línea (16) La señal de presión llena la cavidad (15) La señal de presión junto con la fuerza del resorte (1) en la cavidad (15) es menor que la presión de la bomba en el pasaje (11) El carrete (14) ascenderá. El aceite detrás del pistón del actuador (4) no puede pasar por el pasaje (10) a la caja de drenaje (8) El aceite de la Bomba fluye a través del pasaje (11), pasa el carrete (14), a través del pasaje (12) ingresando al pistón del actuador (4) La Fuerza detrás del pistón del actuator (4) es ahora mayor que la fuerza combinada de pistón Bias (6) y el resorte (7) El ángulo del swashplate (5) disminuye. El flujo de la bomba disminuye. La presión del Sistema disminuye. As system pressure approaches 2100 kPa (305 psi) (margin pressure) flow compensator spool (14) moves down to the metering position. Also, as the pressure approaches 3600 kPa (520 psi) (low pressure standby) flow compensator spool (14) moves down to the metering position. Swashplate (5) maintains a slight angle that is sufficient to make up for system leakage and swashplate (5) provides the lower required pressure. Cuando la presión del sistema se acerca a 2100 kPa (305 psi) (presión de margen) el carrete compensador de flujo (14) desciende a una posición estable. También cuando la presión se acerca a 3600 kPa (520 psi) (baja presión de standby) el carrete compensador de flujo (14) desciende a una posición estable. El Swashplate (5) mantiene un ángulo ligero que es suficiente para compensar por fugas y el swashplate (5) proporcionara una mínima presión requerida




DESANGULA-MIENTO

(DESTROKING) El flujo de la bomba se estabiliza cuando el carrete marginal se mueve a la “Posición de dosificación” (metering position)

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

1. Todos las válvulas de control de los implementos son movidas a la posición fija. La bomba retorna a presión baja de espera.

2. El vástago direccional de la válvula de control es movido para reducir el flujo 3. Un circuito adicional es desactivado 4. Las rpm del motor. En este caso, la velocidad de la bomba se incrementa

causando un incremento de flujo. La bomba se des-angulará para mantener los requerimientos de flujo del sistema.

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

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




Alta presión de calado (STALL)

High Pressure Stall (Cutoff)

Operación de la bomba y del compensador (High Pressure Stall) (1) Resorte (2) Resorte (3) Línea a la válvula de control (4) Piston Actuador (5) Swashplate (6) Piston Bias (7) Resorte Bias (8) Caja de drenaje (9) Pasaje (10) Pasaje (11) Pasaje (12) Pasaje (13) Carrete compensador de Presión (14) Carrete compensador de Flujo (15) Cavidad (16) Línea de señal de la válvula de control (AA) Alta presión de aceite (EE) Aceite Piloto (LL) Tanque de aceite El compensador de presión (o carrete de corte) esta en paralelo con el carrete marginal. El compensador de presión limita la presión máxima del sistema a cualquier desplazamiento dado de la bomba. El ajuste de la presión máxima del compensador de presión es 3700 psi (25500 kPa) El carrete es mantenido hacia abajo durante la operación normal por el resorte del compensador de presión.

Durante el calado, la señal de presión, la cual esta limitada a 3200 psi (22050 kPa) por la válvula de alivio de la señal de presión, controla la máxima señal de carga enviada al carrete marginal de la bomba. Limitando la máxima señal de carga a la bomba previene a esta del des-angulamiento a un desplazamiento mínimo por el compensador de presión cuando otros circuitos estén operando a menores presiones. Cuando sólo un circuito es operado y calado (como se muestra en el dibujo), la bomba normalmente se des-angulará porque el cilindro(s) esta(n) al final de su carrera.




En calado, limitando la señal de presión a 3200 psi se limita la máxima presión de operación a 3505 psi (24170 kPa) Si la presión del sistema excede la máxima presión de operación, el compensador de presión des-angulará la bomba a un desplazamiento mínimo.

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




Circuito de señal (Signal network)

Hemos aprendido como trabaja la bomba recibiendo una señal, esa señal llega luego de compararse con otras cargas en el sistema hidráulico

La figura muestra la ruta de la señal de presión desde la válvula de levantamiento de la hoja en el circuito de señal. La señal de levantamiento de la hoja (anaranjado) fuerza a todas las válvulas de retención de señal y a las válvulas compensadoras en todas las válvulas de los implementos a la posición cerrada. Aunque la señal de presión de la dirección esta presente, la señal es menor que la señal de presión de levantamiento de la hoja. La bola de la válvula resolver de señal es movida a la izquierda, lo cual envía la señal de presión mayor (de levantamiento de la hoja) a la válvula compensadora.

Cuando se diagnostiquen problemas en el circuito de señal, recuerde que si una de las válvulas de retención de señal esta con fuga, todos los otros implementos estarán lentos. Cuando el implemento con la válvula de retención de señal con fuga es operado, la velocidad del cilindro correspondiente será normal. Este implemento tiene la válvula de retención de señal con fuga




LECCION 2.3 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA




LECCION 2.4: APLICACIÓN EN SISTEMAS DE DIRECCIÓN

Las Motoniveladoras de la Serie H cuentan con un sistema hidráulico de la dirección e implementos denominado “Sistema de Presión Compensada de Prioridad Proporcional” (PPPC: Proportional Priority Pressure Compensated) La ventaja de este sistema es su habilidad de proveer una cantidad proporcional de flujo de aceite a cada circuito hidráulico cuando la demanda total de flujo excede el flujo total de la bomba

Aquí se muestra un diagrama del sistema hidráulico. El aceite de la bomba hidráulica (rojo y franjas blancas) es enviado a la válvula de combinación, la cual luego envía el flujo de aceite al HMU (puntos rojos) y a las válvulas de control de los implementos (rojo y franjas blancas)

El HMU y los bancos de válvulas de los implementos tienen líneas de señal individuales que se conectan en la válvula de combinación. Con todos los implementos y el HMU de la dirección fijos (Hold), la línea de señal de implementos (implement signal line) esta a la presión del tanque y la línea de señal del HMU (steering signal line: puntos anaranjados) tiene aproximadamente 50 psi (345 kPa) La señal de la válvula resolver (puntos anaranjados) es luego enviada a la válvula compensadora la cual mantiene la “presión baja de standby” (low pressure standby) a aproximadamente 480 psi (3300 kPa)

La válvula de prioridad (contenida dentro de la válvula de combinación) es la fuente de la señal de presión de la dirección (steering signal line) La línea de señal del HMU esta conectada al tanque y constantemente drena la señal de presión hacia el tanque cuando el HMU esta fijo.




Los demás sistemas son similares a los ya analizados.

VALVULA DE COMBINACION

La válvula de combinación incorpora los siguientes componentes en cuerpo de válvula: válvula de prioridad, válvula de alivio de la dirección, válvula de alivio principal del sistema, válvula de retención de carga de la dirección, válvula resolver de señal, válvula de alivio de señal, y la válvula de drenado de señal. La válvula de prioridad hace que el sistema de dirección tenga prioridad sobre el de implementos. La presion en los cilindros (dirección o implementos) es enviada a traves de las lineas de presión de señal hacia la válvula selectora de señal, de donde es enviada a la válvula compensadora de la bomba.

La figura muestra los componentes de la válvula de combinación en la posición fija (o presión baja de espera) La señal de presión a la válvula compensadora de la bomba es aproximadamente 50 psi. El origen de la señal de presión es desde la válvula de prioridad a través del pequeño orificio en el extremo izquierdo del resorte de prioridad. La señal de presión (puntos anaranjados) es enviada al compensador de flujo y al HMU el cual esta conectado al tanque a través de un pequeño orificio dentro del HMU. La señal de presión enviada a la válvula marginal causa un ligero incremento en la presión baja de espera. La presión baja de espera es 480 psi (3300 kPa) en alta en vacío con el aceite caliente.

Para medir la “verdadera presión baja de espera”, la válvula de drenado del compensador de la bomba debe estar abierta una vuelta para enviar cualquier señal de presión al tanque. La “verdadera presión baja de espera” será 450 psi.

La presión del sistema de dirección (puntos rojos) es aproximadamente 275 psi (2000 kPa) y es creada por el resorte de 150 psi al extremo derecho de la válvula de prioridad y la fuerza del aceite en la cámara (puntos anaranjados) a 125 psi (850 kPa) Como se mencionó anteriormente, la señal de la dirección esta conectada al HMU por medio de un orificio al tanque. Esta restricción causa aproximadamente 50 psi de contra presión en el circuito de señal hacia el compensador de la bomba (con la dirección e implementos sin activar)




SISTEMA DE DIRECCIÓN

Esta figura muestra el sistema de dirección en posición fija (HOLD) Los componentes son: tanque, bomba hidráulica y válvula compensadora, válvula de combinación, acumulador, HMU de dirección y los dos cilindros de dirección




Esta figura muestra el tanque, bomba del implemento y controles, y la válvula de combinación en posición fija (HOLD)

El compensador contiene las válvulas compensadoras de flujo y de presión.

La válvula de combinación contiene la válvula de prioridad, la válvula de retención de carga, la válvula de alivio de la dirección, la válvula de alivio principal, la válvula de alivio de señal, la válvula de drenado de señal y la válvula resolver de señal.

En la posición fija (HOLD), la válvula de prioridad se muestra con la posición superior activada (amarillo) El aceite de la bomba esta disponible a los implementos y al sistema de dirección.

El compensador de flujo esta en la posición de dosificación porque a baja presión de señal de la dirección (puntos anaranjados) esta actuando con el resorte compensador de flujo




Esta figura muestra el HMU de la dirección y los cilindros.

El HMU contiene los siguientes componentes: puerto con válvula de retención del suministro de la bomba, válvula de retención anticavitación, dos válvulas de alivio de línea con válvulas anticavitación y la bomba gerotor con la válvula de manguito rotativo.

En la posición fija, la señal de presión de la dirección es enviada al tanque a través de la sección central del HMU. La señal de presión es aproximadamente 50 psi (345 kPa)




Esta figura muestra el sistema de dirección durante un giro a la derecha. Cuando el operador gira el volante de dirección y el HMU, el aceite desde la bomba gerotor es forzado hacia los cilindros de dirección los cuales causan que las ruedas delanteras giren a la derecha. Cuando el manguito dentro del HMU es girado, el aceite de la bomba del implemento es enviado por el manguito hacia el puerto de suministro del gerotor. La válvula de prioridad es la fuente de la señal de presión de la dirección la cual es enviada al manguito dentro del HMU y al compensador de flujo.




LECCION 2.5 EVALUACION DE SISTEMAS Las pruebas que se realizan de los sistemas de dirección están en los manuales de servicio correspondientes.

Los componentes principales del sistema de dirección de una Motoniveladora son:

- Válvula de combinación (Carrete de prioridad, válvula de alivio de dirección)

- Hand Metering Unit - Válvulas de alivio de línea de cruce - Cilindros de dirección

Acumulador de dirección




UNIDAD DOSIFICADORA MANUAL (HMU)

La sección de control consta de un manguito y un carrete con ranuras en la superficie, unidos por un resorte de centrado. Al girar la dirección, el carrete gira y se desalinea con el manguito, permitiendo pase de aceite hacia un lado (derecha / izquierda) Al soltar el timón, el resorte vuelve a alinear ambas partes y se cierran los pases de aceite La sección de medición es un gerotor, cuyo engranaje interior al girar deja

pasar una cantidad medida de aceite desde la (bomba) hacia el giro (derecha / izquierda) a través de la sección de control

ENGRANAJEEXTERIOR(NO GIRA)

ENGRANAJEINTERIOR(GIRA CON EL EJE)

EJE

PIN

UNION POR EJEESTRIADO

ORIFICIOSPASANTES

RANURASEN LA

SUPERFICIE

RESORTESDE

CENTRADO

BOMBA

MEDICION

DERECHA

IZQUIERDA

TANQUE

6




Módulo 3 SISTEMA PILOTADO ELECTRO

HIDRAULICAMENTE




MODULO 3: SISTEMA PILOTADO ELECTRO HIDRAULICAMENTE

En el presente módulo estudiaremos el funcionamiento de un sistema pilotado electro hidráulicamente, así como sus ventajas con referencia a otros sistemas y algunas de sus diferentes aplicaciones en las máquinas CAT

ÍNTRODUCCIÓN

En máquinas equipadas con sistema de implementos electro hidráulicos, la palanca del operador tiene los adecuados sender eléctricos. Cuando el operador mueve la palanca el sender envía un pulso de ancho modulado (PWM pulse width modulation) a la computadora ECM (Electronic Control Module), esta analiza la señal de entrada y envía una señal proporcional para energizar el solenoide de la apropiada válvula piloto, este solenoide abre la válvula piloto que envía una señal hidráulica de control para mover el carrete de la válvula de implementos, esta válvula dirige el aceite de la bomba hacia los implementos


1. Identificar los tipos de componentes básicos usados en los sistemas pilotados electro hidráulicamente.

2. Explicar el funcionamiento de un sistema de control piloto electro-

hidráulico en todas las posiciones.

3. Entender las ventajas que se tiene con este sistema en comparación con los otros sistemas

4. Trazar el flujo de aceite en el esquema del sistema electro hidráulico

en todas las posiciones.

5. Realizar con una efectividad del 100% las diferentes evaluaciones del sistema.




LECCION 3.1 COMPONENTES DE CONTROL PILOTO Para entender el funcionamiento del sistema piloto, se usan vistas de sección y símbolos gráficos esquemáticos, primero debemos conocer sus componentes, usaremos un cargador 950G

Los componentes principales son: Sistema de Control Electrónico de Implementos: Válvula piloto (múltiple de aceite), bomba piloto y frenos, módulo de control electrónico de implementos, palancas de control e interruptor de cierre o traba de implementos Sistema Hidráulico Principal: Válvula de control principal, cilindros auxiliares, cilindro de inclinación o volteo, cilindros de levante, válvula de alivio principal y bomba de implementos Sistema de Control de Acarreo Amortiguado (Ride Control): Cilindro de inclinación, cilindro de levante, válvula diversora de acarreo y acumulador de acarreo Sistema de Límites de Levante (Kickout System):Válvula piloto (múltiple piloto), sensor de posición de levante, interruptor de posición del cucharón, palanca de control de implementos y Módulo de Control Electrónico ECM Sistema de mando del ventilador: Válvula de desviación de aceite del enfriador, enfriador de aceite hidráulico, filtro hidráulico, bomba del ventilador y motor del ventilador




Componentes Hidráulicos Comunes El tanque (1) esta en el lado derecho de la máquina, tiene un nivel (2), el tapón de llenado (5), una válvula de alivio respirador (3), y un drenaje tipo ecológico, el filtro (4) esta sobre el tanque en la línea de retorno del ventilador

La bomba piloto y freno (1) esta en la parte posterior de una bomba de dos secciones de paletas, están debajo de la cabina, la bomba de implementos (2) esta al frente, la entrada de aceite es común para ambas (3) con dos salidas independientes, también se ven las bombas de dirección (4) y de transmisión (5), todas montadas en línea unidas al convertidor de torque




Sistema de Control Electrónico de Implementos La válvula piloto (1) esta entre los brazos de levante detrás de la válvula de control de implementos en el bastidor frontal de la máquina, el aceite de la bomba entra por (2), este banco tiene nueve válvulas, la válvula de enlace Shuttle (3), la reductora de presión (4), cuatro válvulas solenoides proporcionales (5) para las funciones de implementos, la válvula solenoide piloto ON / OFF (6) y el tapón de prueba del Ride Control (7)

El ECM de Implementos esta en el lado derecho posterior de la cabina, se accede sacando el panel del piso (parte inferior), el conector de diagnostico para la herramienta de servicio electrónico esta en el panel de fusible (a la derecha), también se ve el ECM de la transmisión (al fondo)




Sistema Hidráulico Principal

Las dos palancas de control están al frente del brazo derecho del operador, estas palancas mueven un sensor de posición que envía un pulso de nacho modulado PWM al ECM de implementos y este envía una señal modulada a la válvula solenoide proporcional en la válvula piloto, esta señal regula la cantidad de aceite piloto que mueve la válvula de control principal que dirige el aceite de la bomba a los cilindros El interruptor de bloqueo piloto al lado de las palancas cierra el paso de aceite al sistema piloto en OFF y permite su funcionamiento en ON sí la llave de encendido esta en ON también La válvula de control principal (1) esta entre los brazos de levante al frente de la máquina, tiene el carrete de levante (2), el de inclinación (3), la válvula de alivio principal (4) y las válvulas de alivio de línea de volteo o inclinación del cucharón (5)

Estos son los cilindros de levante, el de inclinación y la estructura de acople de barras en Z




Sistema de Control de Acarreo (Ride Control): Consta del cilindro de inclinación, los cilindros de levante, válvula diversora de acarreo y acumulador de acarreo Este sistema opcional absorbe las fuerzas del cucharón que se producen al mover la máquina sobre un terreno irregular, el acumulador mostrado esta frente a las articulaciones, esta cargado a nitrógeno, el aceite mueve un piston contra el nitrógeno, esto absorbe las fuerzas que de otra manera serían transferidas a la máquina amortiguando los efectos de acarreo en terrenos irregulares

La válvula diversora del ride control esta al frente de la válvula de control principal, esta controla el flujo de aceite al acumulador, al frente a la izquierda esta la válvula solenoide ON OFF y al centro la válvula de alivio




Sistema de Límite de Levante (Kickout System) Consiste de un sensor de posición de levante (al centro), interruptor de posición del cucharón, el interruptor de límite de levante, la bobina de detención de la palanca de control y el Módulo de Control Electrónico ECM de implementos

El sensor de posición esta en el lado derecho del bastidor de carga, cuando el operador mueve el control de levante a FULL RAISE levante total, la bobina de detención mantiene la palanca en una posición trabada, como el cucharón empieza a subir, el sensor de levante envía su señal PWM al ECM esto le da a la computadora información de la posición del brazo de levante Al llegar la altura a una posición preestablecida, el ECM desactiva el solenoide de la palanca y esta regresa automáticamente a la posición de mantener HOLD y el cucharón se detiene, la operación es idéntica para bajar el cucharón, también tiene limites. El posicionador del cucharón tiene dos componentes, un imán (1) montado en el pasador que conecta la barra Z al extremo de varilla del cilindro de inclinación y el interruptor de posición del cucharón (2) montado al final de un tubo (3) que prolonga al cilindro de inclinación TILT Cuando el operador mueve el control a TILT BACK o recoger el cucharón, la bobina en la palanca de control la mantiene trabada, el cucharón retrocede y el magneto (1) se mueve hacia delante hacia el interruptor (2), al activarse el interruptor el ECM desactiva la bobina y la palanca de control regresa a HOLD o neutro, el cucharón deja de retroceder

El operador puede atacar el material y cargar el cucharón para luego elevarlo a una altura optimas para la descarga son solo mover dos palancas a sus topes




SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO DE IMPLEMENTOS El ECM de implementos recibe señales de varios sensores, toma decisiones y envía señales a las válvulas solenoides, también se comunica con otros ECM por el CAT Data Link

Componentes: Lift lever position sensor: Señal al ECM de la posición de la palanca de control de levante. Tilt lever position sensor: Señal al ECM de la posición de la palanca de control de �rincipal�� Auxiliary lever position sensor: Señal al ECM de la palanca auxiliar Lift position sensor: Señal al ECM de la posición de los brazos de levante Bucket positioner �rinci: Señal al ECM de la posición del �rincipa Implement lockout �rinci: Señal al ECM que deshabilita los implementos Kickout set �rinci: Usado para graduar los límites de posición del �rincipa. Implement function select �rinci: Proporciona una tercera función �rincipal� cuando la máquina tiene controles de dos ejes joystick. Options code plug: Señal al ECM que le dice que implementos opcionales estan instalados Pilot on/off solenoid valve: Usada para dishabilitar o habilitar el sistema piloto �rincipal� Tilt linkage dump proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control �rincipal Tilt linkage tilt back proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control �rincipal Lift linkage raise proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control �rincipal Lift linkage lower proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control �rincipal Auxiliary lever rearward proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control �rincipal Auxiliary lever forward proportional solenoid valve: Dirige aceite piloto a la válvula de control principal




El ECM energiza la válvula piloto ON / OFF (1) y las válvulas proporcionales (2), también los solenoides de traba de inclinación del cucharón TILT BACK (1), LIFT RAISE (2) LIFT LOWER (3)

El interruptor de límites de levante (Kickout Set Swich) a la derecha determina los límites, lleve el cucharón a la altura deseada, deje la palanca de control en HOLD y presione el interruptor, esto grabara la altura en el ECM, es similar para ambos límites

SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO DE DIAGNOSTICO Todas las fallas son detectadas en el ECM y mostradas en la pantalla del modulo del centro de mensajes del Sistema de Monitoreo Caterpillar (centro)




El Caterpillar Monitoring System Message Center Module en el modo de Servicio (Mode 3)cuando no existen fallas muestra tres líneas discontinuas

Aquí se muestran los códigos de falla, consiste del Module Identifier (MID) seguido del Component Identifier (CID) y el Failure Mode Identifier (FMI). El MID indica que módulo diagnostica la falla, el MID 82 es el ECM de implementos, estos datos están en el plano eléctrico, el CID nos dice que componente fallo, CID 356 es el circuito del solenoide de descarga dump del cucharón, el FMI es el tipo de falla FMI 105 es circuito abierto o corriente debajo de lo normal Cuando el indicador de código de servicio SERV CODE esta encendido ON la falla esta presente, si esta en OFF la falla ya no esta presente en la máquina




LECCION 3.2 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA SISTEMA DE IMPLEMENTOS La válvula piloto o múltiple de aceite esta en la posición HOLD detenida Esta válvula es de centro cerrado, el aceite de la bomba piloto entra a esta válvula de control electro hidráulico a través de la válvula reductora de presión Cuando el motor esta en alta velocidad en vacío y el aceite a su temperatura de operación, la válvula reductora reduce a 3450 +/- 200 kPa (500 +/- 30 PSI)

El aceite mueve la válvula de enlace Shuttle, esta válvula bloquea el aceite de baja presión de la válvula reductora del cilindro de levante, esta otra válvula reductora reduce la presión desde el cilindro de levante a 2070 +/- 200 kPa (300 +/- 30 PSI) el aceite desde la bomba piloto pasa la válvula Shuttle hacia la válvula solenoide ON / OFF, esta bloquea el aceite si su solenoide esta en OFF (el interruptor de bloqueo piloto esta cerrado OFF), si el interruptor se pone a Desbloqueo y una palanca se mueve, el ECM energiza el solenoide de la válvula ON / OFF y el aceite llega a las válvulas proporcionales. Pero si las palancas están en neutro HOLD, el ECM mantiene des energizado la válvula ON / OFF




Cuando la palanca de inclinación es movida a recoger el cucharón TILT BACK, el sensor de la palanca de control envía su señal al ECM, este analiza las señales y envía ordenes a los solenoides de la válvula ON / OFF y solenoide proporcional de TILT BACK, la presión que envía el carrete de la válvula piloto de inclinación es proporcional al movimiento de la palanca y mueve el carrete principal de la válvula de control de dirección del cilindro de inclinación

Sistema Hidráulico Principal Aquí se muestra la válvula principal en la posición mantener HOLD, el aceite desde la bomba pasa la válvula de alivio principal, en neutro el aceite regresa al tanque, cuando el ECM envía ordenes a la válvula de control piloto y esta envía aceite piloto, este mueve los respectivos carretes principales de los cilindros de trabajo




LECCION 3.3 EVALUACION DE SISTEMAS Esquemas Hidráulicos de Implementos

En la posición de mantener HOLD la válvula reductora de presión regula la presión a 3450 +/- 200 kPa (500 +/- 30 PSI) el aceite pasa la válvula ON / OFF y queda a la espera en las válvulas solenoides proporcionales




Al mover la palanca de control a TILT BACK o recoger el cucharón, el ECM ordena al solenoide proporcional abrir y aceite fluye hacia el extremo de cabeza del cilindro de inclinación, aceite del extremo del vástago del cilindro de TILT regresa al tanque, la válvula de retención de carga Load Check Valve bloquea aceite desde el cilindro para prevenir que el cucharón se descargue o mueva cuando se pasa de la posición HOLD a TILT BACK Las válvulas de compensación (make up) del extremo de varilla del cilindro permiten al aceite regresar desde el circuito de retorno o del mismo tanque hacia la cámara del vástago cuando su presión decrece 14 kPa (2 PSI) menos que la presión de retorno previniendo la cavitación cuando descargamos el cucharón TILT DUMP En HOLD las válvulas de alivio de línea protegen el circuito de presiones excesivas externas como golpes, normalmente están reguladas a presiones mayores que la válvula de alivio principal, pero estas válvulas de línea del Tild están a una presión menor Cuando los brazos de levante son elevados y el cucharón esta en descarga DUMP, los brazos no alcanzan su máxima altura hasta que los eslabones Z extiendan el cilindro de inclinación, la válvula de alivio de línea del extremo de varilla debe abrir permitiendo extender el cilindro de inclinación, por eso esta regulada a una menor presión que la válvula de alivio principal. Si no fuera así, la válvula de alivio principal abriría antes sin dejar que los cilindros de levante lleguen a su máxima altura




Con la palanca de control en flotación, el carrete de levante esta en la misma posición que en bajada LOWER, el ECM aumenta la presión piloto al carrete del cilindro de levante para bajar el cucharón, esto abre la válvula de flotación, el aceite que estaba atrapado desde la válvula de compensación del cilindro de levante (a igual presión que la bomba) descarga al tanque, el aceite de la bomba que era bloqueado por esta make up tiene un camino por un orificio restrictor ubicado en la válvula make up, este efecto abre la válvula de compensación y el aceite de la bomba va al tanque (una válvula check piloteada que abre cuando desaparece su presión piloto), con ambos extremos del cilindro de levante conectados al tanque el cucharón flota o se mueve libre sobre el terreno




El peso del cucharón crea una presión que es reducida en la válvula reductora de presión de levante a 2070 kPa (300 PSI) el motor diesel esta apagado pero con la llave de encendido haciendo contacto la válvula solenoide ON / OFF se puede abrir, la mover la palanca a LOWER existirá aceite piloto para mover el carrete de levante del cucharón a la posición de bajada, la válvula make up permite este movimiento




El sistema de Ride Control o acarreo permite tres posiciones al operador ON, OFF y AUTO, el automático se activa la velocidad de acarreo o movimiento con carga supera los 9.7 km/h (6 mph) y desactiva cuando baja de 8.8 km/h (5.5 mph), ON también activa el solenoide del ride control conectando las cámaras del pistón de los cilindros de levante con el acumulador, esto absorbe los impactos del movimiento, en OFF la presión en el acumulador y las cámaras del pistón son iguales pero menos flujo pasa por el orificio no ocurriendo ningún efecto amortiguador, cuando se activa la descarga del cucharón TILT DUMP esa presión cierra la válvula de corte (tilt dump cutoff valve) cerrando completamente al acumulador, evitando que su presión mueva bruscamente los cilindros de levante




ANEXO 3.1: SISTEMA PILOTADO ELECTRO HIDRAÚLICO

EN UN CAMION .

LABORATORIO DE CLASE

• Identificar en las vistas a los componentes principales del Sistema de Levante utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.1.

• Trazar el flujo de aceite del sistema levante utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.2. Discutir sobre su funcionamiento luego de leer el texto de referencia “SISTEMA DE HIDRAULICO DE LEVANTE”.

• Ubicar los puntos de prueba y discutir sobre las pruebas a realizarse en el Sistema de Levante y los posibles resultados y ajustes utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.3.

LABORATORIO DE CAMPO

• Identificar en la máquina a los componentes principales del Sistema de Levante utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.1.

• Realizar el seguimiento del flujo de aceite del Sistema de Levante utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.2.

• Realizar las pruebas y ajustes necesarios al Sistema de Levante utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1452 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 5.3.

MATERIAL NECESARIO

_ Camión 793C Serie 4GZ / ATY _ Caja de Herramientas _ 6V-7830 Tetragauge _ Manómetro de 5000 PSI _ Cronómetro _ Regla Metálica _ Lap Top con ET _ 7X1700 Communication Adapter / 171-4400 Communication Adapter II_ Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema

Hidráulico SENR1504-01 jan-2000 _ Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema de

Control Electrónico del Tren de Fuerza SENR1502-01 dec-1999 _ Hojas de Trabajo en Clase y Campo N° 5.1, 5.2 y 5.3

•




Hoja de Trabajo en Clase y campo N° 3.1

COMPONENTES DEL SISTEMA DE LEVANTE

MATERIAL NECESARIO

_ Camión 793C _ Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema de

Levante SENR1504

PROCEDIMIENTO 1. Ubique los componentes indicados con la ayuda del Manual de

Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema de Levante SENR1504 y un Camión 793C.

Fig. 5.1.- Componentes del Sistema de Levante.

_ Tomas de Presión de Levante

_ Bombas de Levante


_ Rejillas de Levante

_ Válvula de Control de Levante

_ Switch de Derivación de las Rejillas de Levante

4GZIF003

4GZIF004

11

22

11

22

33





_ Válvula de Alivio de Bajada

_ Puerto de Prueba de Presión de Aceite de Enfriamiento de Frenos

_ Aceite de las Bombas

_ Válvula de Alivio de Levante

_ Válvula Check de Carga

_ Hacia el Tanque


_ Puerto de Levante

_ Solenoide de Levante

_ Hacia el Enfriador de Frenos Delanteros

_ Válvula de Alivio del Aceite de Enfriamiento de Frenos Delanteros

_ Solenoide de Bajada

_ Válvula Contrabalance

_ Puerto de Bajada

_ Puerto de prueba de presión de señal de la Válvula Contrabalance

4GZIF005

4GZIF006

1122

3344

55

66

11 22

3344

55776688




TEXTO DE REFERENCIA

• FUNCIONAMIENTO DEL CONTROL PILOTO SISTEMA HIDRAULICO DE LEVANTE Fig. 5.5.- Circuito Hidráulico del Sistema de Levante El tanque del sistema de levante también suministra aceite a los sistemas de frenos. El sistema hidráulico de levante es alimentado por una bomba de dos secciones ubicada en la parte posterior del mando de bombas. El aceite pasa luego hacia las rejillas de levante, de donde se dirige hacia la válvula de levante. La válvula de levante se encarga de dirigir al aceite hacia los cilindros de levante. Para esto cuenta con un sistema pilotado controlado por los solenoides de levante y de bajada. El aceite piloto proviene de la bomba de liberación del freno de parqueo. Los cilindros de levante son telescópicos con el extremo de cabeza de los cilindros hacia arriba. Durante el desplazamiento de la máquina (mientras no se utiliza el sistema de levante), el aceite que llega a la válvula, se dirige hacia el sistema de enfriamiento de frenos delanteros. El aceite que sale de la válvula de levante se une al aceite proveniente de la válvula de alivio de liberación del freno de parqueo y se dirige a los filtros de enfriamiento de frenos delanteros, pasando de ahí a la válvula diverter del enfriador de frenos delanteros, que determina si el aceite pasa por el enfriador o se dirige directamente a los frenos delanteros para enfriarlos. El aceite retorna al tanque proveniente de los frenos delanteros.

4GZID003




Fig. 5.6- Válvula de Levante El sistema de levante es controlado por el operador mediante la palanca de levante, con la cual el operador tiene 4 opciones: LEVANTE, FIJA, FLOTANTE y BAJADA, con lo cual se controla la posición del carrete direccional en la válvula de levante. Se muestra una vista transversal de la válvula de levante en la posición FIJA. La presión piloto proveniente del sistema de liberación del freno de parqueo se dirige a ambos extremos del carrete direccional. El carrete se mantiene en una posición central por la acción de los resortes de centrado y el aceite piloto. Los pasajes en el carrete direccional liberan el carrete de señal de la válvula de alivio de dos niveles al tanque. Todo el aceite de la bomba de levante fluye a través de los enfriadores de frenos delanteros hacia los paquetes de freno delanteros. Los solenoides controlan la posición del carrete de acuerdo a los requerimientos del operador, sin embargo, existe una posición física adicional en la válvula sobre la cual el operador no tiene control. Esta posición se conoce como SNUB. Esta posición disminuye la velocidad de bajada de la tolva, permitiéndole posarse suavemente sobre el camión sin producir impactos. Esta posición se ejecuta automáticamente cuando la tolva está bajando y llega a los 10° de inclinación (varía hasta los 3°) La válvula de levante cuenta con dos válvulas de alivio, una para levante cuya presión de apertura es de 3000 PSI y una de bajada con una presión de 500 PSI. Esto quiere decir que durante el levante, la presión es mucho mayor que durante la bajada o en las otras posiciones. Si se coloca un manómetro en las tomas de presión del sistema de levante mientras que la válvula de levante está en la posición FIJA, se leerá en este el valor de la presión del sistema de enfriamiento de frenos, que es el resultado de la restricción en los enfriadores, frenos y mangueras (normalmente mucho menor que el valor de apertura de la válvula de alivio) El valor de apertura de la válvula de alivio de enfriamiento de frenos es 790kPa (115 PSI)

SOLENOIDEDE BAJADA

PRESION DE LIBERACIONDEL FRENO DE PARQUEO

VALVULA DE ALIVIODE ENFRIAMIENTO

DE FRENOSDELANTEROS

AL EXTREMO DECABEZA DE LOS

CILINDROS

AL EXTREMO DEVASTAGO DE LOS

CILINDROS

AL TANQUE

VALVULA CHECKDE CARGA

MUESCA DE PASE DELEXTREMO DEL VASTAGO

VALVULACONTRABALANCE

AL ENFRIADOR DE FRENOSDELANTEROS

PRESION DE LIBERACIONDEL FRENO DE PARQUEO

SOLENOIDEDE LEVANTE

INGRESODE ACEITE

CARRETE DE SEÑAL DELA VALVULA DE ALIVIO

DE DOS VALORES

VALVULA DE ALIVIODE ALTA PRESION

VALVULA DE ALIVIODE BAJA PRESION

VALVULA DE CONTROLDE LEVANTE

POSICION FIJA

AL ENFRIADOR DE FRENOS

DELANTEROS

4GZID002




Fig. 5.7.- Válvula Contrabalance

La válvula de contrabalanceo instalada en la válvula de levante, es mantenida abierta por la presión de levante de los cilindros; esta empieza a cerrarse si la presión de levante cae por debajo de 6900kPa (1000 PSI), ocasionada por un cambio repentino de carga, durante la descarga. Esto restringe el flujo de aceite del extremo de vástago de los cilindros de levante para disminuir la velocidad de desplazamiento de los cilindros y prevenir la cavitación.

La cavitación en los cilindros de levante puede ocasionar que la tolva caiga repentinamente cuando la palanca de levante se mueve de la posición de LEVANTE a la posición de BAJADA con el camión saliendo de la pila de descarga. El camión debe operarse normalmente con la palanca de levante en la posición FLOTANTE. El desplazarse con la palanca de levante en la posición FLOTANTE asegura que el peso de la tolva está apoyado en el bastidor y en los PADs, y no en los cilindros de levante. anotaciones Fig. 5.8.- Cilindros de Levante

Los cilindros de levante son telescópicos. La etapa interna es de doble efecto, es decir se extiende y se retrae con presión de aceite. Sin embargo, la etapa externa es de simple efecto, ya que se extiende con presión de aceite y se retrae con el peso de la tolva. La velocidad de desplazamiento del cilindro en este caso (bajada de la tolva) depende de la restricción a la salida de aceite del extremo de cabeza del cilindro.

4GZID0074GZID007

4GZID009




Hoja de Trabajo en clase y Campo N° 3.2

FLUJO DE ACEITE DEL SISTEMA DE LEVANTE

MATERIAL NECESARIO

_ Camión 793C _ Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema

Hidráulico SENR1504

PROCEDIMIENTO 2. Identifique los componentes y trace el flujo del sistema de levante y

luego realice el seguimiento respectivo en la máquina con la ayuda del Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y un camión 793C

Fig. 5.9.- Componentes del Sistema de Levante

_ Tanque Hidráulico _ Filtros de Enfriamiento de

Frenos Delanteros _ Rejillas de Levante _ Cilindros de Levante

_ Bomba de Levante _ Enfriador de Frenos

Delanteros _ Válvula de Control de Levante

anotaciones

4GZMD013

11

223344

55

6677




Fig. 5.10.- Circuito Hidráulico del Sistema de Levante

_ Válvula Contrabalance _ Bombas de Levante _ Cilindros de Levante _ Válvula de Liberación del Freno de

Parqueo _ Rejillas de Levante _ Switch de las Rejillas _ Válvula de Alivio de Levante _ Filtro de Retorno _ Tanque Hidráulico _ Cuerpo de Descarga

_ Solenoide de Levante _ Aceite Piloto _ Válvula Check de Carga _ Válvula de Alivio de Enfriamiento de

Frenos _ Válvula Check de Carga _ Válvula de Levante _ Válvula de Alivio de Bajada _ Orificios _ Al Enfriador de Frenos Delanteros _ Solenoide de Bajada

4GZID005




Texto de Referencia

SISTEMA ELECTRONICO DE CONTROL DE LEVANTE

Fig. 5.11.-Palanca de Levante

El Sistema de Levante en los camiones grandes es controlado electrónicamente por el ECM de la Transmisión. El sistema de control tiene cuatro posiciones de operación: LEVANTE, FIJA, FLOTANTE, y BAJADA. La palanca retorna automáticamente a la posición FIJA cuando se suelta la posición de LEVANTE y a posición FLOTANTE cuando se suelta la posición de BAJADA. En la palanca de levante hay un sensor de posición digital (PWM) que envía la información al ECM, que permite no solamente levantar y bajar la tolva sino además Neutralizar la Transmisión en Reversa e iniciar un nuevo Ciclo de Carga. El sistema de levante tiene dos modos que no permitirán al ECM cumplir con los requerimientos del operador. El sistema se colocará en posición FIJA si ocurre una de las siguientes condiciones:

• Luego que se energiza el sistema, la palanca se coloca en posición FIJA por 2 segundos.

• Luego de encender la máquina, el sistema se coloca en posición fija por los primeros 2 segundos.

• Luego que el relé de arranque se energiza, el sistema se coloca en posición fija por los primeros 2 segundos.

• Si el ECM detecta una falla activa en la palanca de levante. • El sistema no responde cuando cualquier combinación de fallas con

los solenoides se presenta, debido a esto el sistema ya no responde a los requerimientos del operador (se anula el control).

• Si el motor está apagado

4GZIF001




Los solenoides de LEVANTE y BAJADA están siempre recibiendo 300

milivoltios aproximadamente a una frecuencia de 80 HZ cuando están en cualquier posición excepto FIJA. La excitación se usa para mantener los solenoides listos para una respuesta rápida. Cuando el ECM recibe una señal de entrada del sensor de la palanca de levante, este envía una señal de corriente entre 0 y 1,9 Amperios hacia uno de los solenoides. La cantidad de corriente enviada al solenoide determina la cantidad de aceite piloto que se drena del extremo del carrete direccional y, por tanto, la distancia que se desplaza el carrete direccional hacia el solenoide. En la posición de LEVANTE, el solenoide de LEVANTE se energiza y drena presión piloto del extremo inferior del carrete direccional al tanque. El carrete direccional se mueve hacia abajo. En la posición de BAJADA, el solenoide de BAJADA se energiza y drena presión piloto del extremo superior del carrete direccional al tanque. El carrete direccional se mueve hacia arriba. En la posición FLOTANTE, el solenoide de BAJADA se energiza parcialmente y drena parte de la presión piloto sobre el carrete direccional al tanque. El carrete direccional se mueve hacia arriba. Debido a que la presión piloto es drenada sólo parcialmente, el carrete direccional no se mueve hacia arriba tanto como durante la BAJADA. Justo antes de que la tolva haga contacto con el bastidor, el sensor de posición de la tolva envía una señal al ECM de la transmisión para mover el carrete de la válvula a la posición SNUB. En la posición SNUB, el carrete de la válvula se mueve ligeramente para restringir el flujo de aceite y bajar la tolva suavemente. El sensor de posición de la tolva es digital (PWM) Una varilla de 360 mm une al sensor con la tolva y conforme esta se levante, la varilla hace girar al sensor, generando la señal respectiva. La señal del sensor de posición de la tolva sirve para controlar la Marcha Límite con la Tolva Levantada, la activación del SNUB, indica el inicio de un nuevo conteo de carga (luego de 10 segundos en la posición de LEVANTE), encender el indicador de Tolva Levantada y activar los avisos de Tolva Levantada en el VIMS. Para la BAJADA de la tolva con el motor apagado se requiere presión piloto. La bomba de remolque se puede usar para suministrar aceite piloto. Haga lo siguiente:

• Coloque la llave de encendido en la posición ON para que el motor de remolque y los solenoides de levante puedan ser energizados.

• Mueva la palanca de levante a la posición de LEVANTE por 15 segundos, luego a la posición FLOTANTE.

• Presione el interruptor de retracción de frenos en el panel. Para el LEVANTE de la tolva con el motor apagado conecte una Unidad de Potencia Auxiliar (APU) a los cilindros de levante. Siga el mismo procedimiento utilizado para bajar la tolva con el motor apagado, excepto el mantener la palanca de levante en LEVANTE luego del intervalo de 15 segundos.




PRUEBAS DE DIAGNOSTICO

MATERIAL NECESARIO

_ Camión 793C _ Caja de Herramientas _ 6V-7830 Tetragauge _ Manómetro de 5000 PSI _ Cronómetro _ Regla Metálica _ Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema

Hidráulico SENR1504.

PROCEDIMIENTO 3. Realice las pruebas de presión del sistema de levante y luego llene la

tabla de resultados con la ayuda Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes del Sistema Hidráulico SENR1504 y un camión 793C. Discuta los resultados.

Tabla 5.1- Pruebas Generales del Sistema de Levante

Datos Generales N° Serie de la Máquina Horómetro de la Máquina (VIMS) Fecha Pruebas Generales Descripción Especificación Valor Leído

Temperatura de Aceite de Levante DURANTE LAS PRUEBAS

> 38°C < 121°C

Corrimiento de Cilindros LEVANTAR 12” - TIEMPO DE CAIDA DE 6.40 mm

4.4 min @ 66°C

Tiempo de Ciclo de Levante ALTA – TOLVA VACIA

19 seg.

Tiempo de Ciclo de Bajada ALTA – TOLVA VACIA

Tiempo de Ciclo de Bajada en Flotante ALTA – TOLVA VACIA

Presión Alta LEVANTE

20370 a 21070 kPa (2955 a 3055 PSI)

Presiones de las Válvulas de Alivio

EN ALTAS RPM Presión Baja ULTIMA ETAPA DE BAJADA

3450 a 3800 kPa (500 a 550 PSI)

El tiempo para el corriemiento depende de la temperatura del aceite. Los tiempos de Bajada no están especificados

Alivio de Enfriamiento de Frenos Delanteros BAJA EN VACIO

790 ± 20 kPa (115 ± 3 PSI)

anotaciones


Manual Estudiante Instruccion Tecnica Hidraulica Gat2 Sistemas Hidraulicos

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