Actuadors Oleohidràulics

ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
Actuadors
oleohidràulics
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29524 Actuadors Oleohidràulics. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 4,5 (3+0+1,5)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus: Optativa (P)
Coordinador: Salvador de las Heras (delasheras@mf.upc.edu)
Altres Professors:
Departament: Mecànica de fluids
Presentació
Coneixements previs
Tècniques bàsiques de control. Sensors i altres sistemes de percepció. Simulació de sistemes no
lineals. Oleohidràulica convencional.
Camps professionals
L’oleohidràulica és la tècnica de transmissió d’energia que presenta una relació potència/pes més
elevada. El mitjà de transmissió són fluids hidràulics en base oli, què són altament incompressibles,
molt lubricants i resistents. Aquestes propietats de l’oli industrial fan que els sistemes oleohidràulics
siguin força rígids i fiables, per lo que poden ser sotmesos a elevades freqüències de treball de forma
casi ininterrompuda.
Els sistemes oleohidràulics proporcionals i servoassistits s’utilitzen en aplicacions industrials on es
precís el control continu d’una magnitud (control de pressió, força o parell, posicionat de càrregues o
obturadors de vàlvulas, control de moviment o trajectòria, etc.), i també en maquinaria mòbil i d’obres
públiques (màquines agrícoles, transmissions hidrostàtiques, etc.).
Relació amb altres assignatures
El control d’una aplicació qualsevol necessita d’un gran domini en tècniques diverses. El control de
l’acceleració, de la velocitat de desplaçament o de la força que fa un actuador oleohidràulic pot fer-se
avui dia mitjançant sistemes intel·ligents de control analògic i digitals implementats en PCs o PLCs de
sèrie. Les tècniques de control que els alumnes han après en altres assignatures de la carrera
s’aplica aquí en el disseny d’un sistema oleohidràulic proporcional. La selecció, posada a punt i
interpretació dels sensors més idonis és un punt clau per al bon funcionament final del conjunt de la
màquina.
Sovint, a més a més, l’estratègia de control passa per una anàlisi prèvia del sistema consistent en el
seu modelat i/o simulació. Aquest procediment permet identificar els punts claus i prendre una decisió
sobre l’algoritme de control més adient en cada cas en funció del marge de guany necessari, el temps
de resposta o l’estabilitat del sistema.
Objectius generals
L'assignatura situa l'estudiant davant del problema de dissenyar sistemes de transmissió d’energia
formats per subsistemes de diverses tècniques (disseny mecànic i electrohidràulic, elecció dels
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29524 Actuadors Oleohidràulics. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
2
sensors i de la tècnica de control, estimació de prestacions finals via anàlisi i simulació, etc.). Els
objectius generals de l’assignatura són:
o
Conèixer i tenir el criteri tècnic necessari per triar adequadament els components de
qualsevol sistema oleohidràulic.
o
Descriure les prestacions i límits funcionals del sistema abans de l’aplicació de cap estratègia
de control.
o
Aplicar els coneixements adquirits en altres assignatures de la carrera en el disseny i control
d’un sistema oleohidràulic proporcional en base a uns criteris i prestacions determinades.
Temari
1. Introducció als sistemes oleohidràulics convencionals
1.1. Propietats de l’oli industrial
1.2. Bombes oleohidràuliques. Tipus i prestacions
1.3. Vàlvules de pressió
1.4. Vàlvules de cabal
1.5. Vàlvules de control direccional i altres
1.6. Actuadors. Cilindres lineals i motors
1.7. Altres components (filtres, acumuladors, accessoris)
1.8. Disseny de circuits tipus
(10h)
2. Sistemes oleohidràulics proporcionals
2.1. Bombes de cilindrada variable
2.2. Vàlvules de pressió proporcionals
2.3. Vàlvules de cabal proporcionals
2.4. Vàlvules de control direccional proporcionals
2.5. Servovàlvules
2.6. Selecció de la mida d’un vàlvula proporcional
2.7. Servoactuadors. Gràfics de selecció
(10h)
3. Control de sistemes oleohidràulics
3.1. Descripció de límits funcionals
3.2. Modelat i simulació
3.3. Estabilitat dels sistemes oleohidràulics
3.4. Disseny de controladors
3.5. Gràfics de selecció
(10h)
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
Transferir als alumnes els coneixements bàsics sobre els sistemes oleohidràulics convencionals amb
els que també treballaran durant el mòdul 2.
Conèixer i tenir el criteri tècnic necessari per triar adequadament els components convencionals de
qualsevol sistema oleohidràulic. Aquest elements condicionen el funcionament del conjunt i la vida útil
de tot sistema oleohidràulic dedicat al control proporcional d’una magnitud. Així, cal entendre el
funcionament de les bombes, de les vàlvules limitadores de pressió, dels filtres, etc., per tal de poder
valorar la seva influència en el funcionament del conjunt del sistema o servosistema.
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29524 Actuadors Oleohidràulics. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
n
3
Mòdul 2
Transferir als alumnes coneixements específics sobre els components oleohidràulics proporcionals
amb els que treballaran durant el mòdul 3.
Entendre el funcionament dels components pròpiament proporcionals és un punt clau en el disseny.
Es dona un èmfasi especial a la descripció de les seves característiques dinàmiques per diversos
mitjans (diagrames de Bode pràctics, funcions de transferència, etc.) i com les no linealitats inherents
l’afecten (zones mortes, histèresis, saturacions per pressió, cabal, etc.).
n
Mòdul 3
Transferir als alumnes els coneixements bàsics sobre les tècniques de control més emprades a la
indústria en el desenvolupament de sistemes oleohidràulics proporcionals.
Descriure els límits funcionals del sistema en termes de potència, prestacions i seguretat.
Definir amb claredat els objectius que es pretenen assolir amb el control i la seva interrelació amb els
límits anteriors.
Delimitar el funcionament dels sistema controlat en funció de la estabilitat i la dinàmica desitjada.
Metodologia de treball
El desenvolupament dels mòduls 1, 2 i 3 es farà a l’aula. Durant les classes es presentant els
sistemes oleohidràulics convencionals i proporcionals fent ús de la pissarra, transparències i catàlegs
de diversos fabricants en format CD.
Els continguts pràctics es proporcionaran mitjançant classes de problemes a l’aula i sessions al
laboratori. Es proposaran en paral·lel diversos problemes i treballs que l’estudiant haurà de
desenvolupar fora de l’horari de classes.
Pràctiques, laboratoris
Pràctiques
(15h)
1. Simulació dinàmica de sistemes oleohidràulics
2. Projecte d’un sistema electrohidràulic mitjançant el programa Hydrosim de Festo ©.
3. Avaluació de les prestacions de un servoactuador
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Mòdul 1: Introducció als sistemes oleohidràulics
porporcionals.
Mòdul 2: Sistemes oleohidràulics proporcionals.
Modul 3: Control de sistemes oleohidràulics.
Pràctiques de laboratori
TOTAL ASSIGNATURA
Temps
de lectura
Temps
total
10
10
10
10
10
10
15
45
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29524 Actuadors Oleohidràulics. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
Materials
Bibliografia bàsica
E. Codina, S. de las Heras. Monografias sobre circuitos oleohidraulicos. Dept. Mecanica de Fluidos.
S. de las Heras, E. Codina. Modelización de sistemas fluidos mediante bondgraph. ISBN 84-6057035-5, Dept. Mecanica de Fluidos. (1999)
Bibliografia complementària
Catàlegs industrials de components oleohidràulics.
Avaluació
•
Examen parcial de la assignatura:
30%
•
Examen parcial de la assignatura:
40%
•
Sessions de laboratori (mòdul 4):
20%
•
Exercicis, problemes i treballs
10%