Engineering
Cilindro hidráulico
Levante una carga con un cilindro de doble efecto a través de una válvula distribuidora y lea las presiones de ambas cámaras: con igual caudal de entrada en la cámara activa, la retracción es más rápida que la extensión porque el vástago ocupa parte del área del pistón; cierre la válvula y la carga cuelga de una columna de aceite deslizando por la fuga de las juntas; ablande el aceite con aire y la presión sube más despacio. El pQ de la alimentación cierra con el Fv de la carga, el estrangulamiento, la fuga y la compresión del aceite.
Qué ocurre
Un cilindro vertical con pistón de 50 mm y vástago de 28 mm levanta 200 kg mediante una válvula de cuatro vías desde una alimentación de 100 bar. Los orificios de la válvula pasan el caudal turbulento C_d·A·√(2Δp/ρ); la presión de cada cámara sigue dp/dt = β/V·(Q − A·v − K·p) con el módulo de compresibilidad del aceite y fuga externa por las juntas; el pistón sufre las presiones sobre sus dos áreas, la carga, rozamiento de Coulomb suavizado y viscoso y topes elásticos. El lado del vástago tiene el 69 % del área del pistón, por lo que la retracción es más rápida con igual caudal de entrada en la cámara. La misma apertura de válvula no garantiza igual caudal: la velocidad también depende de la carga y de la contrapresión del retorno. RK4 a 20 μs; el pQ de la alimentación se encuentra de nuevo en el trabajo sobre la carga, la energía cinética, el rozamiento, el estrangulamiento en la válvula, la fuga y la compresión del aceite.
Qué probar
Extienda, luego retraiga con la misma válvula y compare velocidades y presiones; cierre la válvula y lea el deslizamiento; ablande el aceite y vea la presión subir más despacio.
El modelo y sus límites
Cámaras concentradas con presión uniforme, caudal de orificio con coeficiente fijo, fuga laminar al depósito, sin dinámica de mangueras ni pulsación de bomba, presiones acotadas en cero en lugar de un modelo de cavitación.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones Q = C_d·A_v·√(2·Δp/ρ) dp_A/dt = β/V_A·(Q_A − A_p·v − K·p_A) m·dv/dt = p_A·A_p − p_B·A_r − F − F_fr p_s·Q_s = F·v + Σ Q·Δp + K·(p_A² + p_B²) + Σ p·dV_c/dt
