UNIDAD 3 Sistemas hidráulicos proporcionales, prioritarios y de presión compensada Introducción Esta unidad presenta los principios de los sistemas hidráulicos proporcionales, prioritarios y de presión compensada (PPPC) y describe brevemente algunos sistemas hidráulicos PPPC usados en las máquinas Caterpillar. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante podrá: 1. Identificar Identificar y explicar explicar la la función función de los component componentes es básicos básicos del del sistema hidráulico PPPC. 2. Explicar Explicar los los aspectos aspectos básicos básicos del sistema sistema hidrául hidráulico ico PPPC PPPC de los Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83. 3. Explicar Explicar los los aspectos aspectos básicos básicos del sistema sistema hidrául hidráulico ico PPPC PPPC de las Motoniveladoras de la Serie H. 4. Explicar Explicar los los aspectos aspectos básicos básicos del sistema sistema hidrául hidráulico ico PPPC PPPC de los Cargadores de Ruedas 924G. 5. Explicar Explicar los los aspectos aspectos básicos básicos del sistema sistema hidrául hidráulico ico PPPC PPPC de los Telehandlers de la Serie B.
Materiales de referencia La información de servicio de las máquinas usadas en las prácticas de taller.
Herramientas Las herramientas apropiadas, según se describe en la información de servicio de las máquinas usadas en las prácticas de taller.
a d a s n e p m o c n ó i s e r p e d y s o i r a t i r o i r p , s e l a n o i c r o p o r p s o c i l u á r d i h s a m e t s i S : 3 d a d i n U
NOTAS NOT AS
NOTAS NOT AS
Lección 1: Sistemas hidráulicos PPPC
Introducción Esta lección presenta los principios de los sistemas hidráulicos PPPC. La información de esta lección hará que los estudiantes entiendan los sistemas hidráulicos PPPC usados en muchas máquinas Caterpillar. Esta lección también proporciona un repaso de los sistemas hidráulicos PPPC que se encuentran en las siguientes máquinas: Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83, Motoniveladoras de la Serie H, Cargadores de Ruedas 924G y Telehandlers de la Serie B.
Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante podrá: 1. Identificar Identificar y explicar explicar la función función de los componentes componentes básicos básicos del sistema hidráulico PPPC. 2. Explicar Explicar los aspectos aspectos básicos básicos de los sistemas sistemas hidráulicos hidráulicos PPPC. 3. Explicar Explicar los aspectos aspectos básicos básicos de los sistemas sistemas hidráulicos hidráulicos PPPC de las siguientes máquinas: Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83, Motoniveladoras de la Serie H, Cargadores de Ruedas 924G y Telehandlers de la Serie B.
Materiales de referencia La información de servicio sobre las máquinas usadas en las prácticas de taller.
Herramientas Las herramientas apropiadas indicadas en la información de servicio de las máquinas usadas en las prácticas de taller.
C P P P s o c i l u á r d i h s a m e t s i S : 1 n ó i c c e L
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.1 Definición de PPPC
Los sistemas hidráulicos proporcionales, prioritarios y de presión compensada (PPPC) se usan en varias máquinas Caterpillar. La válvula compensadora del sistema hidráulico PPPC está entre la válvula de control y el cilindro o los motores. La válvula compensadora del sistema hidráulico LS/PC está entre la bomba y la válvula de control. Un sistema hidráulico PPPC divide el flujo del aceite entre cada circuito que opera en el sistema. La cantidad de flujo enviado a determinado circuito es proporcional a la posición del carrete de control direccional, regulada por el operador. Los sistemas PPPC son de presión compensada, similares a los sistemas hidráulicos LS/PC vistos en la lección 2. Por lo tanto, las velocidades de los cilindros no cambiarán a medida que la carga varíe siempre que la bomba pueda cumplir con las necesidades de flujo del sistema. Adicionalmente con los sistemas PPPC, cuando las demandas de flujo del sistema exceden el flujo total disponible de la bomba, éste se divide proporcionalmente entre todos los circuitos activados. Sin embargo, los implementos se moverán más lentamente, por razón del menor flujo disponible. En los sistemas LS/PC, cuando las demandas de flujo del sistema exceden el total disponible de la bomba, el flujo no se dividirá proporcionalmente y es posible que el circuito con la carga más alta no reciba flujo de aceite.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.2 Demandas de flujo del sistema hidráulico LS/PC
La figura 3.1.2 muestra lo que sucede cuando las demandas de flujo de un sistema hidráulico LS/PC exceden el flujo total disponible de la bomba. Como el flujo no se divide proporcionalmente, el circuito con carga alta (válvula A) no recibe flujo de aceite. El flujo de aceite sólo estará disponible para los circuitos que tengan la menor resistencia al flujo (válvulas B y C).
Fig. 3.1.3 Demandas de flujo del sistema hidráulico PPPC
La figura 3.1.3 muestra lo que sucede cuando las demandas de flujo de un sistema hidráulico PPPC exceden el flujo total disponible de la bomba. Con el sistema PPPC, cada circuito activado recibe una cantidad proporcional de flujo de aceite. Sin embargo, todos los implementos se moverán más lentamente, gracias al menor flujo disponible.
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
∆ ∆
∆ ∆
Fig. 3.1.4 Sistema hidráulico PPPC (cumple co las necesidades de flujo)
La figura 3.1.4 muestra un sistema hidráulico PPPC con dos válvulas de control A y B. Cuando se operan dos válvulas PPPC al mismo tiempo, el flujo a cada orificio de trabajo lo controlan la posición de cada carrete direccional y la de la válvula de compensación de presión. Cuando el flujo de la bomba puede satisfacer las necesidades de todas las válvulas en operación, el sistema reacciona para proporcionar la misma diferencia de presión a través de cada carrete direccional. Por ejemplo, suponga que el aceite piloto desplaza parcialmente ambos carretes direccionales y que cada circuito demanda 38 l/min (10 gal EE.UU./min) de flujo desde la bomba. Así mismo, suponga que la válvula A recibe una señal de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2) y que la válvula B recibe una señal de 6.900 kPa (1.000 lb/pulg2) de los respectivos orificios de trabajo. Como 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2) son la presión más alta en el orificio de trabajo, entonces, 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2) se enviarán, a través de la red resolvedora, al compensador de la bomba para trabajar con el carrete de margen. En cada carrete direccional actúa una presión de suministro de 15.870 kPa (2.300 lb/pulg2). Los 2.070 kPa (300 lb/pulg2) adicionales se deben al resorte de margen en el compensador de la bomba. Suponga que la fuerza del resorte en cada válvula de compensación de presión es igual a 345 kPa (50 lb/pulg2). Lo que actúa en cada resorte es la presión de orificio de trabajo más alta en el sistema. En este ejemplo, la presión de orificio de trabajo alta crea una presión de señal de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2). La presión combinada creada por la fuerza del resorte y la presión de señal es igual a 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2), lo que crea una restricción al paso del flujo de aceite por cada carrete direccional. En este ejemplo, la presión en cada conducto alimentador es igual a 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2).
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
La posición del carrete direccional también crea una restricción de la presión de suministro. Por lo tanto, la diferencia de presión en cada carrete de control direccional está entre 15.870 kPa (2.300 lb/pulg2) y 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2), lo que es igual a 1.725 kPa (250 lb/pulg2). Esta diferencia tiene como resultado una tasa de flujo constante a través del orificio (creada por la apertura del carrete) en el carrete direccional entre el conducto de suministro y el conducto de alimentador para las válvulas A y B. Además de la diferencia de presión desde el conducto de suministro en cada carrete direccional hasta el conducto alimentador, también se crea una diferencia de presión entre el conducto alimentador y el conducto puente de cada válvula. Esta diferencia variará con la presión en el orificio de trabajo en cada circuito. Para la válvula A, la diferencia de presión a través de la válvula de compensación de presión es la presión del conducto alimentador de 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2), menos la presión del conducto puente u orificio de trabajo de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2), lo cual es igual a 345 kPa (50 lb/pulg2). Estas diferencias de presión permanecerán iguales siempre que la válvula A tenga la presión de orificio de trabajo alta. Esta diferencia es el mismo valor creado por el resorte de la válvula de compensación de presión. Como la diferencia de presión es igual, el flujo al cilindro es constante, lo que resulta en una velocidad constante del cilindro. Para la válvula B, la diferencia de presión a través de la válvula de compensación de presión es la del conducto alimentador de 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2), menos la presión del conducto puente u orificio de trabajo de 6.900 kPa (1.000 lb/pulg2), lo cual es igual a 7.245 kPa (1.050 lb/pulg2). Esta diferencia hace que la válvula de compensación de presión se desplace para crear una restricción mayor al flujo de aceite que trata de entrar en su conducto puente, comparada con la restricción de la válvula de compensación de presión en la válvula A. Si la presión del orificio de trabajo de la válvula B varía a medida que la carga cambia (suponga que la presión del orificio de trabajo de la válvula A sigue siendo la más alta), la válvula de compensación de presión de la válvula B se abrirá más a medida que aumenta la presión en el orificio de trabajo, lo cual reduce la diferencia de presión a través de la válvula de compensación de presión. Inversamente, el compensador de presión se cerrará más a medida que se reduce la presión en el orificio de trabajo, lo cual da como resultado una mayor diferencia de presión entre el conducto alimentador y el conducto puente. Aun con el hecho de que se mueva la válvula de compensación de presión de la válvula B y varíe la diferencia de presión a través de ella, la tasa de flujo deseada se mantendrá en 38 l/min (10 gal EE.UU./min).
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Por ejemplo, si la carga en el cilindro aumenta desde 6.900 kPa hasta 10.350 kPa (1.000 lb/pulg2 a 1.500 lb/pulg2), el flujo al cilindro se restringe inicialmente más, por razón de la carga. Esta restricción se detecta de nuevo a través del orificio creado por la válvula de compensación de presión al conducto alimentador. Como la presión del conducto alimentador se limita a 14.145 kPa (2.050 lb/pulg 2), gracias al resorte de la válvula de compensación de presión y a la presión del orificio de trabajo alta de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg 2), la válvula de compensación de presión se abre más, de modo que se puede mantener la tasa de flujo de 38 l/min (10 gal EE.UU./min).
∆ ∆
∆ ∆
Fig. 3.1.5 Sistema hidráulico PPPC (demanda de flujo alto)
Las válvulas de compensación de presión también proporcionan el flujo disponible de la bomba cuando la operación de funciones múltiples resulta en una demanda que exceda el flujo disponible de la bomba. Por ejemplo, la válvula A recibe una señal de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2) y la B una de 6.900 kPa (1.000 lb/pulg 2) desde los orificios de trabajo respectivos. La presión de los orificios de trabajo alta de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2) se enviará, a través de la red resolvedora, para trabajar con el carrete de margen a fin de aumentar completamente el caudal de la bomba. Cuando los carretes direccionales se abren para demandar más flujo del que la bomba puede producir, el carrete de margen de la bomba se abre completamente y permanece abierto al máximo mientras las demandas de flujo del sistema no excedan la capacidad de flujo de la bomba.
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Con el carrete de margen completamente abierto, el caudal de la bomba aumenta para producir la salida máxima de la bomba. Cuando uno o más carretes direccionales se abren aún más, requerirán mayor flujo a los cilindros que el que proporciona la salida máxima de la bomba, y el orificio a través del carrete direccional se agranda. Por lo tanto, con el mismo flujo a través de un orificio más grande, la diferencia de presión a través del carrete direccional se reduce, disminuye la presión de suministro de la bomba necesaria para empujar el mismo flujo a través del orificio más grande. Cuando se excede la capacidad de flujo de la bomba, la presión de suministro del sistema no llega a los 2.070 kPa (300 lb/pulg 2) por encima de la mayor presión del circuito. En la figura 3.1.5, la presión de suministro de la bomba puede ser solamente de 1.380 kPa (200 lb/pulg2) mayor que la presión más alta del orificio de trabajo. Como sucedió antes, la presión combinada creada por la fuerza del resorte de la válvula de compensación de presión y la presión de señal son iguales a 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2), lo cual crea una restricción que evita que el aceite de suministro vaya a cada conducto alimentador. Como el flujo máximo de la bomba no puede cumplir con las demandas de flujo requerido, todas las válvulas de compensación de presión limitarán el flujo de aceite en proporción al tamaño de la restricción creada por cada carrete de control principal entre el conducto de suministro de la bomba y el conducto alimentador. En la figura 3.1.5, esta acción crea la misma diferencia de presión a través de cada carrete de control direccional de sólo 1.035 kPa (150 lb/pulg2) [(presión de suministro de la bomba de 15.180 kPa (2.200 lb/pulg2) menos la presión en el conducto alimentador de 14.145 kPa (2.050 lb/pulg2)]. Esta condición resulta en una tasa de flujo constante a través del orificio en cada carrete direccional entre el conducto de suministro de la bomba y el conducto alimentador. Como cada válvula requiere 76 l/min (20 gal EE.UU./min) para un total de 152 l/min (40 gal EE.UU./min) y la bomba sólo puede suministrar 114 l/min (30 gal EE.UU./min), cada compensador se mueve para reducir el flujo. Como esta acción se hace proporcionalmente, cada carrete de control direccional sólo puede dejar pasar 57 l/min (15 gal EE.UU./min) de flujo, lo que resulta en velocidades bajas del implemento.
Unidad 3 Lección 1
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RESOLVEDOR
LEVANTAR PLUMA
BAJAR PLUMA
RETRAER PLUMA
EXTENDER PLUMA
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
INCLINAR HACIA ATRÁS
INCLINAR HACIA ADELANTE
SISTEMA HIDRÁULICO DEL TELEHANDLER IMPLEMENTOS EN POSICIÓN FIJA
AL HMU
VÁLVULA DE ALIVIO DE SEÑAL
RETORNO DESDE OTRAS VÁLVULAS SEÑAL DESDE OTRAS VÁLVULAS
V ÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN
A OTRAS VÁLVULAS VÁLVULA PRIORITARIA DE DIRECCIÓN
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE COMPENSACIÓN DE PRESIÓN
TRABA DIFERENCIAL
VÁLVULA DE CONTROL PILOTO DE LA PALANCA UNIVERSA L
BOMBA CILINDRO REFORZADOR DEL FRENO DE SERVICIO MÚLTIPLE DE LA V ÁLVULA SELECTORA
Fig. 3.1.6 Sistema hidráulico PPPC de los Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83 (POSICIÓN FIJA)
Sistema hidráulico PPPC de los Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83 La figura 3.1.6 muestra el sistema hidráulico PPPC de los Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83 en la posición FIJA, con el motor en funcionamiento. El aceite de suministro fluye a la sección de la dirección del grupo de válvulas de control. El flujo no necesario para el sistema de dirección pasa a través de la válvula prioritaria de dirección, a las válvulas restantes del implemento. Las válvulas de centro cerrado del implemento están en paralelo respecto del flujo de aceite de suministro. Cada carrete bloquea el aceite de suministro. Cada válvula, incluida la de dirección, contiene una válvula resolvedora. Los resolvedores son parte de la red de señal que envía la señal resuelta alta al compensador de la bomba. Las válvulas del implemento hacen que el aceite de suministro de las tuberías del implemento se abran al tanque en la posición FIJA. No se muestran las válvulas de traba de las tuberías, que sostienen el implemento en posición, lo cual limita al mínimo el corrimiento del cilindro. Cada válvula de los implementos también tiene una válvula de retención de compensación de presión. Las válvulas de retención trabajan con la presión de señal resuelta alta, para controlar el flujo de aceite al implemento.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
La válvula de reducción de presión controla el aceite piloto a la válvula de control piloto de la palanca universal y al múltiple de válvulas selectoras. La válvula de alivio de señal limita la presión de señal máxima. Cuando la presión de señal excede el valor de ajuste de resorte, la válvula se abre y envía el aceite de señal al tanque. El múltiple de válvulas selectoras mostrado aquí tiene cuatro válvulas solenoides. Se usan tres solenoides para derivar el aceite piloto hacia los carretes de control del implemento. El otro solenoide se usa para activar la traba del diferencial. Antes de operar cualquier circuito hidráulico, el aceite de suministro de la bomba en reserva de presión baja está disponible en cada uno de los carretes de las válvulas de control y, en la válvula de reducción de presión, en la válvula de control principal.
Unidad 3 Lección 1
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RESOLVEDOR
LEVANTAR PLUMA
BAJAR PLUMA
RETRAER PLUMA
EXTENDER PLUMA
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
INCLINAR INCLINAR HACIA HACIA ATRÁS ADELANTE
AL HMU
VÁLVULA DE ALIVIO DE SEÑAL
RETORNO DESDE OTRAS VÁLVULAS SEÑAL DESDE OTRAS VÁLVULAS
VÁLVULA REDUCTORA DE PRESI ÓN
A OTRAS VÁLVULAS VÁLVULA PRIORITARIA DE DIRECCI ÓN
VÁLVULA DE RETENCI ÓN DE COMPENSACI ÓN DE PRESI ÓN
TRABA DIFERENCIAL
VÁLVULA DE CONTROL PILOTO DE LA PALANCA UNIVERSAL
CILINDRO REFORZADOR DEL FRENO DE SERVICIO MÚLTIPLE DE LA V ÁLVULA SELECTORA
Fig. 3.1.7 Sistema hidráulico PPPC de los Telehandlers TH62, TH63, TH82 y TH83 (LEVANTAR LA PLUMA)
Cuando la válvula de control piloto de la palanca universal se mueve a la posición LEVANTAR la pluma, el aceite piloto es enviado, a través de una tubería piloto, al carrete direccional de bajar y levantar la pluma y lo mueve hacia arriba. Este movimiento hace que el aceite de suministro de la bomba fluya, a través de la válvula, a la válvula de retención de compensación de presión. La presión por encima de la válvula de retención la equilibran la presión de señal más la fuerza del resorte por debajo de la válvula de retención para controlar el flujo a la válvula. Cuando las fuerzas se igualan, se mantiene constante el flujo hacia el cilindro. Cuando se abre la válvula de retención de compensación de presión el aceite de suministro de la bomba fluye de regreso a través del carrete de levantar la pluma. El carrete de levantar la pluma envía aceite de suministro al extremo de la cabeza del cilindro de levantar la pluma y envía parte del aceite al resolvedor. El aceite de señal de LEVANTAR la pluma de la parte inferior del resolvedor se compara con la presión de señal de la parte superior del resolvedor, y la presión alta es enviada al resolvedor de la válvula prioritaria de dirección. Si todos los otros circuitos están en la posición FIJA, no hay señal disponible que pueda compararse con la de LEVANTAR la pluma.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Si esta señal es mayor que el circuito de dirección, la presión de señal de LEVANTAR la pluma se detecta en la válvula de control de la bomba, en todas las válvulas de retención de compensación de presión y en la válvula de alivio de señal. La presión de señal al resorte y al carrete de margen de la bomba trabaja con el resorte de margen contra la presión de suministro de la bomba para mantener el flujo deseado del sistema. A medida que el cilindro de levantamiento de la pluma se extiende, el aceite desplazado del extremo del vástago del cilindro de levantamiento de la pluma regresa a través de una válvula de traba (no mostrada en la figura) y, de la válvula de control de la pluma, al tanque.
Fig. 3.1.8 Válvula de control del implemento del Telehandler (POSICIÓN FIJA)
La figura 3.1.8 muestra una válvula de control PPPC de operación piloto en la posición FIJA. La válvulas de levantar y bajar la pluma, extenderla y retraerla y la de inclinación son de operación piloto. Estas válvulas de operación piloto reciben una señal hidráulica proporcional desde la válvula de control piloto de la palanca universal. Esta señal de presión piloto desplazará el carrete de control direccional. El flujo de aceite se dosifica, entonces, a través del carrete para variar el flujo a los implementos. Algunas de las válvulas del Telehnadler se controlan mediante solenoides. Las válvulas de operación con solenoide reciben aceite piloto de los solenoides para desplazar plenamente los carretes de control direccional. Los solenoides están activados o desactivados. Las válvulas estabilizadoras y auxiliares se operan mediante solenoides. Cuando las válvulas de control están en la posición FIJA, no se envía aceite piloto para desplazar el carrete. El carrete se mantiene en la posición central mediante resortes centradores. En la posición central, el carrete bloquea el aceite de suministro de la bomba, evita que entre en el conducto puente y conecta los conductos del orificio de trabajo A y B y el conducto puente al orificio de retorno. La válvula de retención de compensación de presión bloquea el aceite del conducto alimentador.
Unidad 3 Lección 1
3-1-12
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El de suministro de la bomba es un conducto común, que hace que el aceite de suministro fluya a todas las válvulas del implemento. Como se muestra en la figura 3.1.8, las presiones de señal se envían a través de la válvula. Una señal reducida hace que el resolvedor se asiente, y la señal se envía a la siguiente válvula. La señal resuelta de la válvula prioritaria de dirección se envía a través del cuerpo de la válvula, y la cámara del resorte de la válvula de retención con compensación de presión la detecta para mantener la válvula cerrada.
NOTA: El color del aceite hidráulico que se muestra en las secciones de la válvula es ligeramente diferente del de los diagramas del sistema total. Este cambio se hizo para mostrar diferencias de presión adicionales en el sistema, con el fin de explicar el Sistema Hidráulico Proporcional, Prioritario y de Presión Compensada (PPPC).
Fig. 3.1.9 Válvula de control del implemento del Telehandler (POSICIÓN DE DESPLAZAMIENTO)
Cuando se opera un implemento, el aceite piloto llena la cámara en un extremo del carrete direccional. El aceite piloto hace que el carrete se desplace. La posición del carrete es proporcional a la presión piloto. La nueva posición del carrete hace que el aceite de suministro de la bomba se dosifique al conducto alimentador y actúe contra la válvula de retención de compensación de presión. La válvula de retención de compensación de presión, normalmente, está cerrada y funciona como una válvula de alivio variable. El ajuste de presión de la válvula varía con los cambios en la señal resuelta.
Unidad 3 Lección 1
3-1-13
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Cuando se abre la válvula de retención de compensación de presión, se dosifica aceite al conducto puente. El aceite del conducto puente fluye de regreso a través del carrete de control direccional y, fuera del orificio B, a un extremo del cilindro del implemento. El carrete de control direccional no crea restricción entre el aceite del conducto puente y el orificio B. El extremo opuesto del cilindro del implemento se abre al tanque a través del orificio A. El flujo de aceite dentro del orificio B detecta la carga del cilindro o lo bloquea, inicialmente, una válvula de traba. En cualquiera de estas condiciones, se acumula presión en el orificio de trabajo y en el conducto puente, y se transmite a la red de señal. La red de señal resuelve la presión de señal alta del sistema y regresa la señal a la válvula compensadora de la bomba. La válvula compensadora de la bomba mantiene la presión de suministro de la bomba a un valor fijo mayor que la presión de señal alta. La presión de señal alta (o presión de señal resuelta) también llena la cámara del resorte de la válvula de compensación de presión en cada sección de la válvula. La posición del carrete direccional y la de la válvula de retención de presión compensada controlan el flujo al orificio de trabajo. Las válvulas de retención de compensación mantienen la misma diferencia de presión en cada válvula direccional entre el conducto de suministro y el conducto alimentador. Esta diferencia es la presión de suministro de la bomba menos el valor del resorte de compensación de presión y la presión de señal resuelta. Esta diferencia de presión controlada tiene como resultado un flujo constante desde el conducto de suministro de la bomba, y pasa el carrete de control direccional, hasta el conducto alimentador. A medida que varía la presión en el orificio de trabajo en un circuito, la válvula de retención de compensación de presión se abre o se cierra, para mantener una tasa de flujo constante al orificio de trabajo. Las válvulas de retención de compensación de presión proporcionan el flujo de la bomba disponible cuando la operación de funciones múltiples requiere más flujo del que la bomba puede suministrar. Las válvulas de retención de compensación de presión se mueven hacia abajo para restringir el flujo de aceite en cada circuito, a fin de evitar que un circuito individual use la mayor parte de flujo o todo. Las válvulas de retención de compensación de presión mantienen la misma diferencia de presión en cada carrete direccional, de tal modo que el flujo procedente de cada válvula de control hacia el implemento es proporcional al orificio que se crea al desplazar el carrete direccional.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.10 Grupo de válvulas del implemento del Telenhandler
Si se activan válvulas múltiples, la presión de carga en cada conducto puente se envía al resolvedor en cada válvula de control. Cada resolvedor compara las señales desde su válvula correspondiente y la válvula precedente, y envía la señal alta a la válvula siguiente. En la figura 3.1.10, se activaron las válvulas de control de levantar/bajar la pluma y de inclinación. Entonces, el resolvedor del circuito de inclinación asienta el resolvedor hacia arriba, ya que la válvula auxiliar no envía ninguna señal. La señal de inclinación se envía hacia al cuerpo de válvulas de control siguiente. En la válvula de extender/retraer de la pluma ocurre una acción similar, excepto que el resolvedor se asienta hacia abajo. Aun cuando la válvula de control de levantar/bajar la pluma también envía una señal a su resolvedor, el resolvedor nuevamente se asienta hacia abajo y la señal de inclinación va a la válvula prioritaria de dirección. La señal de inclinación asienta hacia abajo el resolvedor prioritario de dirección, y la válvula compensadora de la bomba y todas las válvulas de retención de compensación de presión detectan la señal. Si la presión de señal aumenta hasta el ajuste de la válvula de alivio de señal, la válvula se abre y envía el aceite al tanque. También se muestra, en la figura, la válvula reductora de presión. El resorte de la válvula reductora de presión controla la presión piloto máxima. La válvula "normalmente está abierta" y se cierra a medida que la presión corriente abajo hace que el carrete se mueva contra su resorte.
Unidad 3 Lección 1
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BANCO DE VÁLVULAS DERECHO A LOS CILINDROS DEL IMPLEMENTO
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
SISTEMA HIDRÁULICO DE LAS MOTONIVELADORAS DE LA SERIE H
UNIDAD DE DOSIFICACIÓN MANUAL
ACUMULADOR DE DIRECCIÓN
VÁLVULA DE COMBINACIÓN A LOS CILINDROS DE DIRECCIÓN
A LOS CILINDROS DEL IMPLEMENTO BANCO DE VÁLVULAS IZQUIERDO
TUBERÍ A DE SEÑAL DE TUBERÍ A DE SEÑAL DEL DIRECCI ÓN IMPLEMENTO
BOMBA
VÁLVULA COMPENSADORA FILTRO
Fig. 3.1.11 Sistema hidráulico de las Motoniveladoras de la Serie H (diagrama de bloques)
Sistema hidráulico PPPC de las motoniveladoras de la Serie H En la figura 3.1.11 se muestra un diagrama de bloques del sistema hidráulico de las motoniveladoras de la serie H. El aceite de la bomba hidráulica se envía, desde la bomba, a la válvula de combinación, la cual dirige el flujo de aceite a la unidad de dosificación manual de dirección HMU y a las válvulas de control del implemento. La HMU y los bancos de válvulas del implemento tienen tuberías de señal individual, que se conectan a la válvula de combinación. Con todos los implementos y el HMU de dirección en la posición FIJA, la tubería de señal del implemento está a la presión del tanque, y la presión de la tubería de señal de dirección es de aproximadamente 345 kPa (50 lb/pulg2). La señal resuelta se envía, entonces, a la válvula compensadora de la bomba, la cual mantiene la reserva de presión baja a aproximadamente 3.300 kPa (480 lb/pulg2). La válvula prioritaria (contenida dentro de la válvula de combinación) es la fuente de presión de aceite de señal de dirección. La tubería de señal HMU está conectada al tanque y purga constantemente la presión de señal al tanque cuando la HMU está en la posición FIJA.
Unidad 3 Lección 1
3-1-16
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
RED DE SEÑAL DE LAS MOTONIVELADORAS DE LA SERIE H LEVANTAMIENTO DE HOJ A DERECHA DESPLAZAMIENTO MANDO DEL LATERAL PUNTA CÍ RCULO DE LA HOJA LEVANTAMIENTO HOJA DERECHA
DESPLAZ. CENTRAL
INCLINAC. DE LA RUEDA
ARTICULACIÓN
A LAS VÁLVULAS COMPENSADORAS
VÁLVULA RESOLVEDORA DE SEÑAL DE LA UNIDAD DE DOSIFICACIÓN MANUAL DE DIRECCIÓN DE LA VÁLVULA DE ALIVIO DE DIRECCIÓN Y PRIORITARIA
LEVANT. HOJA DERECHA
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE SEÑAL
A LAS VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN DE SEÑAL Y PURGA DE SEÑAL
VÁLVULA DE COMBINACI ÓN A LA VÁLVULA COMPENSADORA DE LA BOMBA
Fig. 3.1.12 Red de señal de las Motoniveladoras de la Serie H
La figura 3.1.12 muestra el paso del aceite de señal desde la válvula de levantamiento de la hoja derecha en la red de señal. El aceite de señal del levantamiento de la hoja obliga a que las válvulas de retención de señal y las compensadoras de todas las válvulas del implemento queden en la posición cerrada. Aunque hay presión del aceite de señal de dirección, la presión de señal es menor que la de levantamiento de la hoja. La bola resolvedora de señal se mueve, entonces, a la izquierda, lo que envía la presión de señal alta de levantamiento de la hoja a la válvula compensadora. Cuando se realiza el diagnóstico de problemas en la red de señal, recuerde que, si hay fuga en una válvula de retención de señal, los otros implementos se pondrán lentos. Cuando se opera el implemento con la válvula de retención de señal con fuga, la velocidad del cilindro será normal. Este implemento será el de la válvula de retención de señal con fuga.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.13 Válvulas de control izquierdas del implemento de las Motoniveladoras de la Serie H
El sistema del implemento de las motoniveladoras de la serie H incluye un máximo de 14 válvulas de control del implemento. En la figura 3.1.13, se muestra el banco de válvulas izquierdo. De izquierda a derecha, las funciones de las válvulas son: levantamiento de la hoja izquierda, desplazamiento lateral, punta de la hoja y mando del círculo.
Fig. 3.1.14 Válvulas de control derechas del implemento de las Motoniveladoras de la Serie H
En la figura 3.1.14, se muestra el banco de válvulas derecho. De izquierda a derecha, las funciones de las válvulas son: articulación, desplazamiento central, inclinación de la rueda y levantamiento de la hoja derecha.
Unidad 3 Lección 1
3-1-18
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.15 Válvula típica del implemento de las Motoniveladoras de la Serie H (POSICIÓN FIJA)
La figura 3.1.15 muestra una válvula de control del implemento típica en la posición FIJA. La válvula contiene los siguientes componentes: discos de válvula de traba, asientos y pistón, válvula compensadora, vástago de control, accionador giratorio, resorte centrador, resorte compensador y bola de retención de señal. El vástago tiene orificios de dosificación y ranuras, diseñados para ajustarse a los requerimientos de flujo de cada circuito. El vástago, junto con otros componentes, pueden reemplazarse si se dañan. Las válvulas de traba se incorporan dentro del cuerpo de las válvulas de control. Si cualquier manguera hidráulica del implemento debe quitarse de la válvula o del cuerpo de control, mueva el implemento a tierra antes de darle servicio. La válvula compensadora proporciona el flujo de la bomba disponible cuando la operación de funciones múltiple resulta en demanda de flujo total, que exceda el flujo disponible de la bomba. El compensador crea una restricción adicional en cada circuito, de modo que un circuito único no puede usar todo o una parte significativa del flujo disponible de la bomba. El compensador mantiene una caída de presión igual a través de cada área abierta, de modo que el flujo de cada válvula de control es proporcional al área abierta del vástago.
Unidad 3 Lección 1
3-1-19
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
La válvula de retención de señal proporciona un conducto a la salida de presión de carga del cilindro de la válvula de control y dentro de la red de señal. La válvula de retención de señal también proporciona una separación de las presiones de carga del cilindro entre las válvulas de control. La presión de carga alta es la única que pasa a través de la válvula de retención de la válvula de control, la cual entonces asienta todas las otras válvulas de retención en las válvulas de control. Esta presión, ahora, se convierte en la presión de señal a la válvula compensadora de la bomba. La presión de señal es también enviada a la cámara de señal del compensador en cada válvula de control del implemento, para proporcionar el flujo de aceite a los cilindros cuando se usan circuitos del implemento múltiples. El resorte centrador sitúa el vástago en el cuerpo de la válvula. El resorte de compensación equilibra el peso del vástago del varillaje y la diferencia de la palanca de control cuando el sentido de operación es tirar contra empujar. Esta fuerza de equilibrio añadida hace que el esfuerzo de la palanca sea casi igual en ambos sentidos de operación y mejora la operación de los controles.
Fig. 3.1.16 Válvula típica del implemento de las Motoniveladoras de la Serie H (Desplazamiento a la DERECHA)
La válvula de levantamiento de la hoja es diferente de la válvula típica. Los cambios son: el pistón de la válvula de traba es de dos piezas individuales, un mecanismo de tope está conectado al extremo del vástago y se incluye una válvula de alivio de tubería. La figura 3.1.16 muestra el vástago de la válvula de levantamiento de la hoja desplazado a la DERECHA. El aceite de la bomba se envía, alrededor del vástago, a la válvula compensadora. La válvula compensadora se mueve arriba contra las fuerzas combinadas de las presiones de señal y del resorte. Luego que el aceite va, a través de la válvula compensadora, se envía a tres partes. La primera es a los dos pistones de la válvula de traba, donde mueve los dos pistones hacia afuera y saca de su asiento sus discos respectivos; la segunda, a través de la bola de retención de señal, a la red de señal y a la válvula compensadora; y la tercera, a través del orificio B, al cilindro del implemento.
Unidad 3 Lección 1
3-1-20
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.17 Válvulas típicas del implemento de las Motoniveladoras de la Serie H
La figura 3.1.17 muestra dos válvulas de control típicas en funcionamiento. La válvula de la izquierda tiene la carga alta y la válvula de la derecha tiene la carga baja. En este estado, con los dos vástagos de válvula en sus respectivas posiciones, la presión de salida de la bomba a cada válvula es la misma, y la presión de señal alta (de la válvula izquierda) se envía a las cámaras de resorte de ambas válvulas compensadoras. El flujo y la presión requeridos para cada cilindro los controlan la posición del vástago de las válvulas del implemento individual y la válvula compensadora.
Unidad 3 Lección 1
3-1-21
DE LADIRECCIÓN
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
ACOPLADOR RÁPIDO
SISTEMA HIDRÁULICO DEL IMPLEMENTO DE LOS CARGADORES DE RUEDAS 924G
GRUPO DE CONTROL DE AMORTIGUACIÓN VÁLVULA DE CONTROL DEL ACOPLADOR
VÁLVULA COMBINADORA
POSICIÓN FIJA CILINDRO DE INCLINACIÓN
RESTRICCIÓN DE RETORNO
MÚLTIPLE ALA DIRECCIÓN
CILINDROS DE LEVANTAMIENTO
VÁLVULA DE BAJAR CON MOTOR MUERTO
LIMITADOR DE SEÑAL
FUNCIÓN TERCERA
FUNCIÓN CUARTA
COMPENSADOR DE PRESIÓN
VÁLVULA DE TRABA
PASADOR DE ESTRANGUL. TANQUE VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN
VÁLVULA DE DRENAJE DE SEÑAL
VALVULADE COMPENSACIÓN
VÁLVULAS DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBERÍ A
VÁLVULA REGEN.
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE PRESIÓN DE RETORNO
VÁLVULA REDUCTORA DE CHOQUE
VÁLVULA DE TRABA HIDRÁULICA
VÁLVULA PILOTO DE LEVANTAMIENTO
MAZO DE CABLES AL CONTROLADOR
VÁLVULA PILOTO AUXIL.
VÁLVULA PILOTO AUXIL.
VÁLVULA PILOTO DE INCLINACIÓN
Fig. 3.1.18 Sistema hidráulico PPPC de los Cargadores de Ruedas 924G
Sistema hidráulico PPPC de los Cargadores de Ruedas 924G El sistema hidráulico del implemento del cargador 924G está equipado con una bomba de caudal variable de detección de carga, para suministrar flujo y mantener la presión del sistema en un valor fijo por encima de la mayor presión del orificio de trabajo. Para controlar la máxima presión del orificio de trabajo, se usa un limitador de señal, que también trabaja con la válvula de control de la bomba para limitar la presión máxima del sistema. Para asegurar que los implementos adicionales puedan operar cuando un circuito esté calado se requiere un limitador de señal en este sistema PPPC. Para suministrar aceite piloto, se usa una bomba de desplazamiento variable con detección de carga, aceite de suministro para el acoplador rápido y aceite de suministro para la dirección. Las válvulas piloto controlan las cuatro válvulas de control de centro cerrado. Las válvulas de control se usan para regular la inclinación del cucharón, los brazos de levantamiento del cargador y dos circuitos auxiliares. Es posible que no todas las máquinas estén equipadas con ambos circuitos auxiliares.
Unidad 3 Lección 1
3-1-22
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El control de amortiguación es optativo. Su función es mejorar el desplazamiento de la máquina amortiguando la carga. El circuito acoplador se usa para conectar rápidamente herramientas de trabajo a la máquina en el cargador 924G. Un restrictor de retorno crea una contrapresión en el aceite de retorno, para ayudar a evitar condiciones de sobrerrevolución y cavitación del cilindro. La válvula de combinación del circuito de inclinación del cargador 924G proporciona una función de alivio en la tubería del extremo de la cabeza para el arrastre de retorno. La válvula de traba (piloto) hidráulica bloquea el flujo de aceite piloto hacia las válvulas piloto. La válvula de drenaje de señal proporciona un medio para que el aceite de señal fluya al tranque cuando todos los circuitos están en la posición FIJA. Se usa un pasador de estrangulación en la tubería de señal para controlar la velocidad de carrera de la bomba. Algunas de las válvulas piloto tienen topes solenoides, que fijarán las palancas piloto en una posición tope, como la posición LIBRE DE LA PLUMA. Las válvulas también tienen limitadores de recorrido, para el máximo desplazamiento del carrete. Las válvulas de control del implemento pueden tener válvulas reductoras de choque. La válvula reductora de choque retorna el carrete de control a la posición FIJA, gradualmente, para evitar crestas de presión altas en el circuito de suministro de la bomba. El circuito de levantamiento se caracteriza por tener una válvula regenerativa. La válvula regenerativa se usa para tomar aceite de retorno desde el extremo del vástago del cilindro y enviarlo al extremo de la cabeza y evitar la cavitación del cilindro. También se usa una válvula de retención de contrapresión para evitar la cavitación del cilindro de las válvulas auxiliares y del circuito de levantamiento. Un acumulador piloto proporciona algo de ayuda al bajar los implementos con motor muerto. Para bajar los brazos del cargador también puede usarse una válvula manual de bajada con motor muerto.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
VÁLVULA DE CONTROL DEL 924G POSICIÓN FIJA SEÑAL DEL / AL ACCESORIO
DEL / AL ACCESORIO
VÁLVULA DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBERÍ A
VÁLVULA DE RETENCIÓN REDUCTORA DE CHOQUE
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CARGA
VÁLVULA COMPENSADORA DE PRESIÓN VÁLVULA DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBERÍ A
CONDUCTO ALIMENTADOR
SUMINISTRO DE LA BOMBA
CARRETE
TORNILLO LIMITADOR DE DESPLAZAMIENTO
Fig. 3.1.19 Válvula de control de implemento del Cargador de Ruedas 924G
La figura 3.1.19 muestra una válvula de control de implemento del Cargador de Ruedas 924G. En la posición FIJA, los resortes centradores de la válvula de control, en cada extremo, centran el carrete en el cuerpo de la válvula. La válvula de control puede tener tornillos limitadores de recorrido del carrete; para dosificar así el flujo de aceite a través de la válvula. La válvula mostrada tiene dos válvulas de combinación de compensación y alivio de tubería. El valor de presión de cada válvula de alivio de tubería es ajustable. Localizadas en los extremos de la válvula de control están las dos válvulas reductoras de choque, que permiten que el carrete principal regrese lentamente a la posición FIJA o a la posición central. La válvula compensadora de presión mantiene una diferencia de presión, a través del carrete, para controlar el flujo al circuito. Si se usa al mismo tiempo más de un circuito, se usa el circuito con la mayor presión en el orificio de trabajo para regular el flujo de cada válvula de control. El sistema hidráulico del implemento del Cargador 924G es similar al sistema hidráulico PPPC usado en otros productos Caterpilar. El sistema que se muestra en la figura 3.1.19 incorpora el control de flujo, la duplicación de señal y un resolvedor, todo en un solo componente llamado válvula compensadora de presión. La válvula compensadora de presión actúa como un resolvedor para comparar las diferentes presiones en el orificio de trabajo del circuito y enviar una presión de señal igual a la mayor presión del circuito de regreso a la bomba.
Unidad 3 Lección 1
3-1-24
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Con esta válvula de control en la posición FIJA, se activa otro circuito, y la señal de detección de carga, al trabajar con el resorte en un valor mayor que el del compensador de presión, mueve la válvula compensadora de presión hacia abajo. A causa de la característica de duplicación de señal, parte del aceite de suministro con presión menor que la de la válvula compensadora de presión que tiene la presión alta del circuito fluye a través del orificio de detección de carga por la red de señal para convertirse en aceite de señal. La red de señal consta de todos los compensadores de presión, conductos internos y tuberías de señal. En otros sistemas de detección de carga, la presión real alta en el orificio de trabajo del circuito se envía a través de la red de señal. Esta señal se envía al control de la bomba y a todas las otras válvulas compensadoras de presión. Para el compensador de presión con la demanda de presión del circuito alta, el resorte por encima del compensador de presión controla la presión diferencial máxima a través del compensador de presión, lo que resulta en que la señal de la bomba tenga el mismo valor que la demanda de presión alta del circuito. Por ejemplo, si la presión del conducto alimentador es de 14.150 kPa (2.050 lb/pulg2) y la fuerza del resorte por encima del compensador de presión es equivalente a 350 kPa (50 lb/pulg 2), la presión del orificio de trabajo del circuito y la presión de señal de detección de carga que trabaja por encima del compensador de presión con el resorte para equilibrar el compensador de presión sería el mismo valor de 13.800 kPa (2.000 lb/pulg2). En resumen, el compensador de presión duplica la presión alta del orificio de trabajo del circuito para crear una señal.
Unidad 3 Lección 1
3-1-25
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
A LA BOMBA, LIMITADOR DE SEÑAL Y VÁLVULA DE DRENAJE DE SEÑAL
SEÑAL VÁLVULA A
VÁLVULA C
VÁLVULA B COMPENSADOR DE PRESIÓN RANURAS
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CARGA
CONDUCTO ALIMENTADOR SUMINISTRO DE LA BOMBA
POSICIÓN FIJA
CARRETE SUMINISTRO DE LA BOMBA
PRESIÓN BAJA
CARRETE SUMINISTRO DE LA BOMBA
PRESIÓN ALTA
Fig. 3.1.20 Operación del compensador de presión del Cargador de Ruedas 924G
La válvula compensadora de presión de la válvula A está en la posición FIJA. La presión de señal duplicada procedente del circuito con la presión alta en el orificio de trabajo mantiene cerrada la válvula compensadora de presión. La presión de señal que viene del circuito con la presión alta del orificio de trabajo regula el flujo a través de todas las válvulas de control activadas. Cuando se activa un circuito hidráulico individual desde la posición FIJA hasta la posición que se muestra de la válvula C desde una condición de RESERVA de la bomba, el carrete de control se desplaza y el aceite de suministro de la bomba entra en el conducto alimentador por debajo de la válvula compensadora de presión. La presión aumenta y la válvula compensadora de presión se mueve hacia arriba. Cuando la válvula se mueve hacia arriba, el conducto central del compensador de presión abre el conducto perforado transversal al orificio de detección de carga. El aceite de suministro entra en la tubería de detección de carga y se convierte en aceite de señal para los controles de la bomba y también fluye a la cámara del resorte por encima de la válvula compensadora de presión. El aceite de señal fluye al carrete de margen en la válvula de control de la bomba principal. La válvula de control de la bomba reacciona al cambio en la demanda de flujo y la bomba AUMENTA SU CAUDAL para aumentar el flujo. El mayor flujo aumenta la presión en el conducto alimentador debajo del compensador de presión. Cuando la presión de suministro del conducto alimentador aumenta a un valor mayor que la presión del circuito, la válvula de retención de carga se abre y el flujo de la bomba pasa la válvula de retención de carga y va al circuito.
Unidad 3 Lección 1
3-1-26
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El aceite de señal también fluye a la cámara del resorte por encima del compensador a través de las ranuras maquinadas en el compensador. El resorte de la parte superior de la válvula del compensador de presión trabaja con el aceite de señal para equilibrar las fuerzas que trabajan por debajo del compensador de presión. Cuando las fuerzas están en equilibrio, el aceite de suministro se dosifica a través del orificio perforado transversalmente en el compensador de presión para suministrar aceite de señal. La presión del aceite de señal, cuando el compensador de presión está en equilibrio, es igual a la presión del aceite del conducto alimentador menos el valor del resorte. En el circuito con la mayor presión, el resorte del compensador de presión controla la máxima diferencia de presión entre el conducto alimentador y el conducto al cilindro, de tal modo que la presión de señal y la del circuito serán la misma. La válvula del compensador de presión duplica la presión real en el orificio de trabajo del circuito, con aceite de suministro del conducto alimentador. Con más de un circuito activado al mismo tiempo, la mayor presión del circuito se dirige, a través de las ranuras de los compensadores, hacia la cámara del resorte de la parte superior de las válvulas de los compensadores de presión. Con la misma presión del circuito en todos los compensadores de presión, la diferencia de presión a través de todos los carretes de control desplazados es la misma, como se muestra en la figura 3.1.20 para el compensador de presión en las válvulas C y B. La diferencia de presión a través de los carretes de control será el mismo valor, independientemente de que la bomba pueda satisfacer o no la demanda de flujo de todos los circuitos activados. Por ejemplo, si la presión de margen es de 2.100 kPa (300 lb/pulg2) y el resorte del compensador de presión de 350 kPa (50 lb/pulg 2), la diferencia de presión entre el conducto de suministro de la bomba y el conducto alimentador será aproximadamente de 1.750 kPa (250 lb/pulg2) para determinada presión del circuito. Cuando la bomba no puede satisfacer las necesidades de flujo de todos los circuitos activados, los compensadores de presión se moverán hacia abajo para proporcionar el flujo de bomba en relación con la cantidad de recorrido del carrete de control para cada circuito. La diferencia de presión será menos que la mostrada en el ejemplo, pero será la misma para todos los carretes. El compensador de presión de la válvula B muestra lo que ocurre cuando se activa un circuito adicional con menor presión del circuito en comparación con la primera válvula activada. La señal de detección de carga del compensador de presión de la válvula C se dirige a la parte superior de la válvula del compensador de presión de la válvula B con la presión baja del circuito. Cuando se mueve el carrete de control, el aceite de presión del conducto alimentador mueve la válvula del compensador de presión hacia arriba. La válvula del compensador de presión no se mueve hacia arriba lo suficiente para abrir la tubería de señal de detección de carga hacia el aceite de presión en el conducto alimentador, a causa de las mayores fuerzas que trabajan por encima del carrete compensador de presión.
Unidad 3 Lección 1
3-1-27
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
La válvula del compensador de presión responderá a los cambios de presión del circuito, abriendo y cerrando el conducto entre el conducto alimentador al cilindro, a fin de mantener una tasa de flujo constante para determinado desplazamiento del carrete de control. A medida que el compensador se abre y se cierra, la diferencia de presión a través del compensador variará para mantener la tasa de flujo constante. SISTEMA HIDRÁULICO DEL IMPLEMENTO DEL 924G POSICI ÓN LEVANTAR / DESCAGAR CILINDRO DE INCLINACIÓN
LIMITADOR DE SEÑAL
TANQUE
VÁLVULA DE DRENAJE DE SEÑAL
CILINDROS DE LEVANTAMIENTO
COMPENSADOR DE PRESIÓN
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CARGA VÁLVULAS DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBERÍ A
VÁLVULA DE RETENCI ÓN DE PRESI ÓN DE RETORNO
Fig. 3.1.21 Sistema hidráulico PPPC del Cargador de Ruedas 924G (LEVANTAR/DESCARGAR)
Como se estudió anteriormente, cuando se operan dos circuitos al mismo tiempo, el circuito con la mayor presión en el orificio de trabajo o de carga es enviado por el compensador de ese circuito, a través de la red de señal, hacia todos los otros compensadores y hacia la bomba. En la figura 3.1.21, la presión de carga del circuito de levantamiento es mayor que la del circuito de inclinación. La presión de carga del circuito de levantamiento se convierte en la presión de señal que se envía, a través de la tubería de señal, a la bomba y hace que los compensadores de la válvula de levantamiento e inclinación se desplacen hacia abajo. El compensador de levantamiento se desplaza hacia la camisa del cilindro superior, mientras el compensador de inclinación se desplaza hacia la camisa del cilindro central.
Unidad 3 Lección 1
3-1-28
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.22 Sistema hidráulico PPPC del Cargador de Ruedas 924G (INCLINAR HACIA ATRÁS)
Cuando la válvula de inclinación se desplaza a INCLINACIÓN HACIA ATRÁS, el aceite piloto proveniente de la válvula piloto de inclinación se dirige a la parte inferior de la válvula de inclinación y se desplaza hacia arriba. El aceite de suministro fluye, y pasa el carrete al compensador de presión. El compensador de presión se desplaza para enviar parte de aceite dentro de la red de señal. El aceite en la red de señal fluye a todos los otros compensadores de presión, el limitador de señal, la válvula de señal de drenaje, por el pasador de estrangulación y, a la bomba, para hacer que ésta AUMENTE EL CAUDAL. Cuando la señal se detecta en la válvula de señal de drenaje, la válvula restringe el aceite de señal para que no vaya al tanque. El limitador de señal se cierra, a menos que la presión del aceite de señal se incremente hasta su regulación de resorte. Si la válvula se abre, la presión de señal se limita. El circuito que tiene la mayor presión de señal estará en condición de calado. Otros circuitos continuarán funcionando. Los orificios del pasador de estrangulación controlan la velocidad de disminución y aumento de caudal de la bomba, y regulan el flujo de señal hacia y desde la bomba. Los orificios son de tamaños diferentes.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El resto del aceite a través del compensador de presión activa una válvula de retención de carga y se dirige hacia la válvula de traba de operación piloto. Esta válvula se activa y el aceite fluye al cilindro de inclinación para inclinar el cucharón hacia atrás. El aceite de retorno desde el cilindro de inclinación se dirige de regreso al tanque, a través del carrete. El restrictor de retorno suministra una ligera presión en el aceite de retorno, para evitar cavitación del cilindro. VÁLVULA
ATRÁS SEÑAL DEL EXTREMO DE LA CABEZA
AL EXTREMO DEL VÁSTAGO
VÁLVULA DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBER Í A
VÁLVULA DE COMPENSACIÓN DE PRESIÓN VÁLVULA DE COMPENSACIÓN Y ALIVIO DE TUBERÍ A
CARRETE VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CARGA
SUMINISTRO DE LA BOMBA
VÁVULA DE TRABA DE OPERACIÓN PILOTO
Fig. 3.1.23 Válvula de inclinación del Cargador de Ruedas 924G (INCLINAR HACIAATRÁS)
Cuando la presión piloto mueve el carrete de control a la izquierda, fluye aceite de suministro de la bomba al conducto alimentador. La válvula del compensador de presión se mueve hacia arriba, para suministrar aceite de señal y hacer que el aceite fluya hacia la válvula de retención de carga. La válvula de retención de carga se activa. El aceite fluye por las partes adicionales del carrete, y activa la válvula de traba de operación piloto y hacia el extremo del vástago del cilindro. El aceite de retorno desde el circuito fluye, por el carrete, hacia el tanque. Cuando la válvula del compensador de presión se mueve hacia arriba, el conducto central del compensador de presión abre el conducto perforado transversalmente hacia el orificio de detección de carga. El aceite de suministro entra en la tubería de detección de carga y se convierte en aceite de señal para los controles de la bomba y también fluye hacia la cámara del resorte por encima de la válvula del compensador de presión. El aceite de señal fluye al carrete de margen en la válvula de control de la bomba. La válvula de control de la bomba reacciona al cambio en la demanda de flujo, y la bomba AUMENTA EL CAUDAL para incrementar el flujo. El mayor flujo aumenta la presión en el conducto alimentador por debajo del compensador de presión.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El resorte de la parte superior de la válvula del compensador de presión actúa con el aceite de señal para equilibrar las fuerzas que actúan por debajo del compensador de presión. Cuando las fuerzas están en equilibrio, se dosifica aceite de suministro a través del orificio perforado transversalmente en el compensador de presión para suministrar aceite de señal. La presión del aceite de señal, cuando el compensador de presión está equilibrado, es igual a la presión del aceite del conducto alimentador menos el valor del resorte. En el circuito con la mayor presión del circuito, el resorte compensador de presión controla la máxima diferencia de presión entre el conducto alimentador y el conducto hacia el cilindro. Cuando la bomba no puede satisfacer las necesidades de flujo de todos los circuitos activados, los compensadores de presión se moverán hacia abajo para proporcionar el flujo de la bomba en relación con la cantidad de recorrido del carrete de control de cada circuito. Las válvulas del compensador de presión de cada circuito responderán a los cambios de presión del circuito abriendo y cerrando el conducto entre el conducto alimentador a los cilindros, a fin de mantener una tasa de flujo constante en determinado caudal del carrete de control.
NOTA: Como todos los compensadores de presión detectan la misma presión de detección de carga, en un sistema PPPC se requiere un limitador de señal. Sin el limitador de señal, si un circuito se cala, el sistema reacciona como si todos los circuitos activados estuvieran en condición de calado.
Unidad 3 Lección 1
3-1-31
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Fig. 3.1.24 Sistema hidráulico del implemento PPPC de los Telehandlers de la Serie B
Sistema hidráulico del implemento PPPC de los Telehandlers de la Serie B En los Telehandlers de la serie B se usa un sistema hidráulico programable (PHS) con válvulas de control individuales PPPC. El flujo hidráulico para las funciones de dirección y del implemento se genera mediante una bomba de pistón de caudal variable con compensación de flujo y presión. Una válvula prioritaria en el múltiple de entrada de secuencia de la válvula de control principal da, al sistema de dirección, prioridad sobre el sistema hidráulico del implemento. La figura 3.1.24 muestra el grupo estándar de la válvula del implemento que se usa en todos los Telehandlers de la serie B. Hidráulicamente, las válvulas de control principal actúan en forma semejante a las máquinas de modelos anteriores. Las válvulas son de tipo PPPC pero no hay resolvedores en la red de señal. El compensador de presión crea la presión de señal de carga, desviando parte del aceite de suministro para que vaya al cilindro. La mayor señal de carga se detecta en todas las válvulas compensadoras. Los compensadores de presión no actúan con los resortes, como lo hacen en otros sistemas PPPC. Como la válvula de señal de drenaje extrae parte del aceite de señal al tanque siempre que se activa una válvula, el compensador de presión se desplazará hacia arriba para dirigir una señal hacia el compensador de la bomba y los compensadores de presión en los otros circuitos.
Unidad 3 Lección 1
3-1-32
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
Los cilindros de compensación actúan en forma semejante a los cilindros de compensación de los Telehandlers de modelos anteriores, excepto en que no hay válvula entre los cilindros de compensación y el cilindro de inclinación. Los de compensación son cilindros sin fuerza que se extienden y se retraen mediante movimientos de la pluma. El flujo de aceite desde los cilindros de compensación va al cilindro de inclinación para mantener el ángulo de la herramienta de trabajo durante la subida y la bajada de la pluma. Cuando se activa la palanca universal, se envía una señal proporcional al ECM de la máquina. El ECM de la máquina interpreta esta entrada y envía una señal correspondiente al ECM PHS. El ECM PHS señala una de las válvulas solenoide PHS para que se desplace, a fin de dirigir aceite piloto hacia un carrete de control de desplazamiento. Como se muestra en la figura 3.1.24, la pluma está SUBIENDO. Cuando el carrete de control se desplaza, el suministro de aceite de la bomba se dirige al compensador de presión. El compensador se desplaza para dirigir aceite dentro de la red de señal, a fin de que la bomba haga un recorrido hacia la válvula de retención de carga. A medida que aumenta la presión del sistema, gracias al recorrido de la bomba, la válvula de retención de carga se abre y el aceite de suministro de la bomba se dirige hacia la válvula de control de carga de la pluma. La válvula de retención de la válvula de control de carga se abre para permitir el flujo hacia el extremo de la cabeza del cilindro de la pluma. El aceite de retorno desde el extremo del vástago se dirige de nuevo, a través del carrete de control hacia el tanque. Cuando la pluma está en la posición LEVANTAR, los cilindros de compensación también se mueven con la pluma, aunque la válvula de control de inclinación no se haya desplazado. A medida que se extienden los cilindros de compensación, se usa el aceite que sale del extremo del vástago de cada cilindro de compensación para activar una de las válvulas de traba en uno de los grupos de válvula de control de carga. El aceite entra en el extremo del vástago del cilindro de inclinación para mantener el ángulo de la carga. Como una de las válvulas de traba se activa, el aceite desde la cabeza del cilindro de inclinación podrá fluir al extremo de la cabeza de cada cilindro de compensación.
NOTA: El diagrama ISO muestra que los solenoides PHS de cada válvula están localizados en cada extremo de la válvula. Sin embargo, ambos solenoides se encuentran realmente en el mismo lado de la válvula. En el diagrama no se muestran los PHS ECM.
Unidad 3 Lección 1
3-1-33
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
VÁLVULA DE CONTROL DE LOS TELEHANDLERS DE LA SERIE B POSICIÓN FIJA ORIFICIO
ORIFICIO
ORIFICIO COMPENSADOR DE PRESIÓN
CONDUCTO DE SEÑAL
CONDUCTO ALIMENTADOR
VÁLVULA DE RETENCIÓN
CÁMARA PILOTO
CÁMARA PILOTO
CARRETE PRINCIPAL
CÁMARA DEL CARRETE
CONDUCTO DE SUMINISTRO DE LA BOMBA
Fig. 3.1.25 Válvula de control del implemento PPPC de los Telehandlers de la Serie B (POSICIÓN FIJA)
En la posición FIJA, el resorte centrador de la válvula de control, en el extremo derecho, centra el carrete en la caja de la válvula. La válvula puede configurar una combinación de válvulas de compensación y alivio de tubería. La configuración de presión de cada válvula de alivio de tubería es ajustable. Algunas válvulas de control pueden tener un tornillo de bajada manual (no aparece) para ayudar a bajar la pluma cuando el motor no está funcionando. Las válvulas de retención de carga evitan el corrimiento del implemento siempre que la presión de suministro sea menor que la de carga o en el orificio de trabajo. El compensador de presión mantiene una diferencia de presión controlada a través del carrete para regular el flujo hacia el circuito. Si al mismo tiempo se usa más de un circuito, para regular el flujo a través de cada válvula de control se utiliza el circuito con mayor presión en el orificio de trabajo. El sistema hidráulico PPPC de los Telehandlers de la serie B incorpora el control de flujo y el resolvedor en un componente llamado válvula compensadora de presión. Esto es diferente del anterior sistema hidráulico del implemento del Telehandler, que tiene resolvedores. El compensador de presión actúa como un resolvedor para comparar las diferentes presiones en el orificio de trabajo del circuito y enviar una presión de señal igual a la mayor presión del circuito de regreso a la bomba. Con este circuito de la válvula de control en la posición FIJA, se activa otro circuito y la señal de detección de carga por encima del compensador de presión mueve hacia abajo la válvula del compensador de presión.
Unidad 3 Lección 1
3-1-34
Sistemas Hidráulicos de la Máquina
La válvula del compensador de presión envía parte del aceite de suministro que actúa debajo de la válvula del compensador de presión que tiene la mayor presión del circuito, a través del conducto de señal dentro de la red de señal para convertirse en aceite de señal. La red de señal consta de todos los compensadores de presión, los conductos internos y las tuberías de señal. Esta señal se envía al control de la válvula y a todas las otras válvulas del compensador de presión.
NOTA: El carrete del compensador puede no ser el usado realmente en la fabricación de los Telehandlers de la serie B. VÁLVULA DE CONTROL DEL TELEHANDLER DE LA SERIE B SEÑAL DE CARGA M ÁS ALTA DEL CIRCUITO ORIFICIO
ORIFICIO
ORIFICIO COMPENSADOR DE PRESIÓN
CONDUCTO DE SEÑAL VÁLVULA DE RETENCIÓN
CONDUCTO ALIMENTADOR
CÁMARA PILOTO CONDUCTO DE SUMINISTRO DE LA BOMBA CÁMARA PILOTO
CARRETE PRINCIPAL
CÁMARA DEL CARRETE
Fig. 3.1.26 Válvula de control del implemento PPPC de los Telehandlers de la serie B (señal de carga alta)
Cuando se activa un circuito hidráulico individual desde la posición FIJA de una condición de RESERVA de la bomba, el carrete de control lo desplaza por la presión piloto desde una de las válvulas solenoides PHS. La válvula solenoide PHS es controlada por uno de los PHS ECM instalados en el grupo de válvulas de control. El aceite de suministro de la bomba entra en el conducto alimentador debajo de la válvula del compensador de presión. La presión se aumenta y la válvula del compensador de presión se mueve hacia arriba. Cuando la válvula se mueve hacia arriba, el conducto central (orificio) del compensador de presión drena parte del aceite de suministro a través del conducto de señal. El aceite de suministro entra en el conducto de señal y se convierte en aceite de señal para la válvula de control de la bomba. Parte de la señal se extrae hacia el tanque a través de la válvula de señal de drenaje. Sin la válvula de señal de drenaje, el compensador de presión puede no tener capacidad de desplazarse hacia arriba para hacer que el aceite de señal fluya por el conducto de señal.
Unidad 3 Lección 1
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Sistemas Hidráulicos de la Máquina
El aceite de señal fluye al carrete de margen en la válvula de control de la bomba. La válvula de control de la bomba reacciona al cambio en la demanda de flujo y la bomba AUMENTA EL CAUDAL para incrementar el flujo. El mayor flujo aumenta la presión del conducto alimentador por debajo del compensador de presión. Cuando la presión de suministro del conducto alimentador aumenta por encima de la presión del circuito, la válvula de retención de carga se abre y el aceite de la bomba fluye, y pasa la válvula de retención de carga al orificio del circuito. El aceite de retorno fluye desde el otro orificio, alrededor del carrete principal, y fluye al tanque. En el circuito con la mayor presión de circuito, la diferencia de presión entre el conducto alimentador y el conducto hacia el cilindro es despreciable; por lo tanto, la presión de señal y la del circuito son esencialmente la misma. VÁLVULA DE CONTROL DEL TELEHANDLER DE LA SERIE B SEÑAL DE CARGA M ÁS BAJA DEL CIRCUITO ORIFICIO
ORIFICIO
ORIFICIO COMPENSADOR DE PRESIÓN
CONDUCTO DE SEÑAL
CONDUCTO ALIMENTADOR
VÁLVULA DE RETENCIÓN
CÁMARA PILOTO
CÁMARA PILOTO
CARRETE PRINCIPAL
CÁMARA DEL CARRETE
CONDUCTO DE SUMINISTRO DE LA BOMB
Fig. 3.1.27 Válvula de control del implemento PPPC de los Telehadlers de la serie B (señal de carga baja)
Con más de un circuito activados al mismo tiempo, la mayor presión del circuito se dirige hacia la parte superior de todas las válvulas de los compensadores de presión. Con la misma presión del circuito en todos los compensadores de presión, la diferencia de presión a través de todos los carretes de control desplazados es la misma. Cuando la bomba no puede satisfacer las necesidades de flujo de todos los circuitos activados, los compensadores de presión se moverán hacia abajo para proporcionar el flujo de la bomba en relación con la cantidad de recorrido del carrete de control para cada circuito. La diferencia de presión será menos que cuando las necesidades de flujo se pueden satisfacer, pero la menor diferencia de presión será la misma en todos los carretes.
