Presentación explicativa de un circuito con motor de engranajes y reductora de planetarios

1. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Esquema de Aplicación y Desarrollo de un Caso
El equipo impulsor funciona como un sistema de Alta y
Baja presión. Por lo que, ya de entrada, el sistema
tendrá dos velocidades y dos pares de suministro a la
misma potencia.
La reductora hará que las velocidades sean reducidas y
los pares elevados.
Por tanto, el conjunto general es un sistema de Par
elevado y marcha lenta, con la posibilidad de dos pares
y dos velocidades para la misma potencia.

2. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Reductora de Planetarios [Epicicloidal]
Eje de
Salida
Eje de
Entrada

3. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Reductora de Planetarios [Epicicloidal]
Sole
s
Sole
s
PlanetasPlanetas
CoronasCoronas

4. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Zs1 Zs2
Zc1
Zc2
Eje de
Entrada
nER
MER
Eje de
Salida
nSR
MSR
Reductora de Planetarios [Epicicloidal]

5. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Zs1
Zs2
Zc1
Zc2
MR
ER
SR
MRERERERSR
MRERERSRSR
ERSR
R
k
M
M
RnMknM
RnMnM
knn
Zc2Zc1
Zs2Zs1
Zc2
Zs2
Zc1
Zs1
k
⋅=
⋅⋅=⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅=
⋅
⋅
=⋅=
RMR
El rendimiento mecánico de una reductora de
planetarios puede estimarse como 0,98n
siendo n el número de etapas. O sea, en este
caso: 0,98x0,98=0,96
Reductora de Planetarios [Epicicloidal]
nER
MER
nSR
MSR

6. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Nuestras Necesidades
Nos han pedido un sistema oleohidráulico capaz de
darnos:
1000 N.m a 150 rpm
O bien
500 N.m a 300 rpm
Por tanto nos han pedido una potencia de salida igual
para el conjunto motor reductora, pero con dos
velocidades.
La velocidad angular y la potencia de salida serían:
Kw15,7watios157004.31500MW
rad/s.31.4
60
3002
60
n2
==⋅=⋅=
≈
⋅⋅
=
⋅⋅
=
ω
ππ
ω
Para satisfacer la necesidad de tener dos velocidades.
Ideamos un circuito oleohidráulico basado en un sistema
de Alta presión y Baja presión con dos bombas iguales.
También buscamos una reductora de planetarios para
esa potencia de 15,7 Kw. y dicho par máximo o mayor,
con una multiplicación hacia el motor oleohidráulico que
le obliguen a ir a altas revoluciones (cuando la velocidad
sea de 300 rpm en su salida) pero dentro del margen en
el que se encuentre a gusto el motor.

7. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Zs1=12
Zs2=16
Zc1=40
12,0k
0404
6121
k
Zc2Zc1
Zs2Zs1
Zc2
Zs2
Zc1
Zs1
k
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=⋅=
Rmr=0,96
Disponemos de una reductora de planetarios asequible
a la transmisión del par y la potencia con un rendimiento
mecánico de 0,96 y con un coeficiente de reducción k
de:
Zc2=40
Reductora de Planetarios [Epicicloidal]

8. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Aplicando los Parámetros de Salida
Zs1=12
Zs2=16
Zc1=40
RMR=0,96
Buscando y aplicando el desarrollo de la máxima
potencia y par (cuando se hace trabajar solo a una
bomba a la máxima presión) tendremos:
MSR=1000 N.m
NSR= 150 rpm
Zc2=40
rpm1250
0,12
150
k
n
n
N.m12512,0
0,96
1000
k
R
M
M
k
R
M
neR
nM
M
RnMnM
SR
ER
MR
SR
ER
MR
SR
MR
SRSR
ER
MRERERSRSR
===
=⋅=⋅=
⋅=
⋅
⋅
=
⋅⋅=⋅

9. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Los Requisitos para el Motor Oleohidráulico
Averiguados los requisitos del del motor oleohidráulico
trabajando solo una bomba y la máxima presión:
MER=125 N.m
nER= 1250 rpm
Considerando un motor de engranajes que alcance una
∆P = 180 bar, tendremos:
1250
1000Q
V
V
1000Q
2501
V
1000Q
n
SM
0M
0M
SM
0M
SM
ER
⋅
=
⋅
=
⋅
=
MM
SM
MM
SM
MMSM
MM0M
R
36,17
Q
R
25120
1000180
1250
Q
R
25120
1000Q
1250
180
RV
M20
ΔP
π
π
π
π
⋅
=
⋅⋅
⋅
⋅
=
⋅⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅⋅
=

10. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
La Cilindrada o Desplazamiento del Motor Oleohidráulico
Por tanto si consideramos para el motor:
RVM=0,97 y RMM=0,98
/r.cm5,44V
1250
10006,55
V
1250
1000Q
V
lit./min.6,55
0,98
36,17
R
36,17
Q
3
0M
0M
SM
0M
MM
SM
=
⋅
=⇒
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
ππ
Consultado el catálogo de Rexroth de este enlace:
Motores de engranajes con dentado exterior AZMG
Vemos que podemos optar al TN 45 con una presión de
180 bar con picos de arranque de 210 bar y 2600 rpm:

11. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
La Cilindrada o Desplazamiento de la Bomba
Puesto que la cilindrada del motor hemos decidido que
sea de 45 cm3
/r. y
RVM=0,97 y RMM=0,98 tendremos que:
/r.cm54,40
1480
061000
n
Q1000
V
lit./min.60
0,97
58
0,97
Q
0,97
Q
Q
lit./min.58
0,97
25,56
0,97
Q
Q
lit./min.25,56
1000
541250
1000
V1250
Q
3B
0B
EMUTB
B
SM
EM
0M
SM
=
⋅
=
⋅
=
====
===
=
⋅
=
⋅
=
Consultado el catálogo de Rexroth de este enlace:
Bombas de engranajes con dentado exterior AZPG
Vemos que podemos optar al TN 40 por poca diferencia,
pudiendo trabajar de sobra a las presiones que puede
soportar el motor oleohidráulico.

12. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Datos Oleohidráulicos del Caso
Dos bombas impulsoras iguales bajo el principio del
sistema de Alta y Baja presión y que, por tanto,
generarán en el motor oleohidráulico dos velocidades y
dos pares.
La cilindrada o desplazamiento de las Bombas:
V0B=40 cm3
/r.
RVB=0,97 y RMB=0,98
Siendo la cilindrada o desplazamiento del motor:
V0M=45 cm3
/r.
RVM=0,97 y RMM=0,98
Siendo las r./min. Del motor eléctrico: 1480 rpm
La válvula de presión de máxima está tarada a: 180 bar.
La válvula de presión de mínima está tarada a: 90 bar.
El presostato de máxima PSX está tarado a: 90 bar.
El presostato de mínima PSM está tarado a: 80 bar.

13. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Arranque del Motor Eléctrico
Al estar a tanque el venting común de las dos válvulas
de presión y seguridad, a través de los distribuidores de
las bobinas Y1 e Y2, las dos bombas cada una con su
caudal de utilización están en descarga
Y1=0
Y2=0
lit./min.42,5797,02,95RQQ
lit./min.2,59
1000
041480
1000
V1480
Q
VBBUTB
0M
B
===
=
⋅
=
⋅
=
⋅⋅

14. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Puesta en Carga de las Dos Bombas
Pero en cuanto se excita Y1 las dos válvulas de
descarga y seguridad se cierran y los caudales de las
dos bombas se dirigen a impulsar el motor.
Y1=1
Y2=0
lit./min.84,11442,572Q2Q
lit./min.42,5797,02,95RQQ
UTBEM
VBBUTB
==⋅=
===
⋅⋅
⋅⋅
QEM

15. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Apertura casi Instantánea de la Válvula de Paro y Amortiguación
Prácticamente en el mismo instante, la válvula de paro y
amortiguación se abre al pilotarse el distribuidor que
controla su venting, y los caudales de las dos bombas
impulsan el motor al permitirse su circulación.
Y1=1
Y2=0
lit./min.4,11197,084,114RQ2Q
lit./min.84,11442,572Q2Q
lit./min.42,5797,02,95RQQ
VMUTBSM
UTBEM
VBBUTB
==⋅=
==⋅=
===
⋅⋅
⋅⋅
⋅⋅
QEM
QSM
Lo que hace que el motor oleohidráulico tenga unas
revoluciones de:
rpm.29712,055,2475knn
rpm.2475,55
45
4,1111000
V
Q1000
n
ERSR
0M
SM
ER
=⋅==
=
⋅
=
⋅
=
⋅
Que prácticamente son las mismas que las 300 rpm que
se buscaban a priori o las máximas del motor
oleohidráulico de 2600.

16. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Entrega de Par Bajo máximo contra el Par Resistente y ∆P que lo Genera
Las 297 rpm se mantendrán siempre que no se supere
la presión de 90 bar. A la que está tarado el presostato
PSX.
Por lo que el par máximo que se puede entregar a estas
revoluciones de 297 rpm. Será:
Y1=1
Y2=0
N.m527
12,0
2,63
k
M
M
N.m2,63M
20
98,04590
20
RVP
M
ER90
SR90
ER90
MM0M
90
===
=
⋅
⋅⋅
=
⋅
⋅⋅∆
=
ππ
QEM
QSM
Que prácticamente es el mismo que el de 500 N.m que
se buscaba a priori.
Rpm = 297
Par Resistente < 527 N.m

17. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Preparándose para la Entrega de Par Elevado
Antes de que el par resistente sea mayor de 527 N.m
alcanzándose una ∆P=90 bars. Ocurre que se alcanza
la presión que activa el presostato de mínima PSN , lo
que hace que se excite la bobina Y2, Y2=1.
Lo cual no afecta al funcionamiento en sí de la
oleohidráulica, sino que prepara a la misma para cuando
se active el presostato de máxima PSX.
Y1=1
Y2=1
QEM
QSM
Rpm = 297
Par Resistente < 527 N.m

18. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Entrega de Par Elevado máximo contra el Par Resistente y Revoluciones
Cuando se activa el presostato de máxima PSX por
haber superado el par resistente los 527 N.m , entonces
se desexcita Y1 , Y1=0 Lo que pone una bomba en
descarga y se hace trabajar solo a una.
[Si al cabo de unos segundos de activarse el presostato
de mínima PSN no se ha vuelto a desactivar ese mismo
presostato, entonces deberá desexcitarse de nuevo Y2
y volver a excitarse Y1. Esta es la función fundamental
del presostato de mínima PSN. Para no poner en
sobrecarga el motor eléctrico.]
En esta situación en la que actúa la bomba de alta,
tendremos:
Y1=0
Y2=1
QEM
QSM
Par Resistente > 527 N.m
Rpm = 148,5
lit./min.7,5597,042,57RQQ
lit./min.42,57QQ
VMEMSM
UTBEM
===
==
⋅⋅
⋅
rpm.148,512,072,2371knn
rpm.72,2371
45
7,551000
V
Q1000
n
ERSR
0M
SM
ER
=⋅==
=
⋅
=
⋅
=
⋅
Algo más pequeña que la de 150 rpm prevista.

19. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Entrega de Par Elevado máximo contra el Par Resistente y ∆P que lo Genera
Y1=0
Y2=1
QEM
QSM
Par Resistente > 527 N.m
Rpm = 148,5
Las 148,5 rpm se mantendrán siempre que el par
resistente no decrezca por debajo de 527 N.m
En cuyo caso se se desexcitaría Y2 y se excitaría Y1.
Aunque podría ocurrir al alcanzar el par elevado máximo
que vamos a calcular ahora, en sus proximidades,
abriera la válvula de seguridad y, manteniéndolo, la
velocidad de rotación se redujese e, incluso, parase.
N.m1054
12,0
4,126
k
M
M
N.m4,126M
20
98,045180
20
RVP
M
ER180
SR90
ER90
MM0M
180
===
=
⋅
⋅⋅
=
⋅
⋅⋅∆
=
ππ
Algo mayor que el de 1000 N.m previsto.

20. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Transitorio de Velocidad Máxima a Mínima - Absorción de Energía Cinética
Y1=0
Y2=1
QEM
QSM
Par Resistente > 527 N.m
Rpm = 148,5
Al pasar de las altas revoluciones de 297 rpm a las de
148,5 puesto que el sistema puede ser muy másico.
Podría ocurrir que durante un instante la energía
cinética se ocupara del par resistente, incluso siendo
elevado, provocando un decreciendo de la presión en el
lado de entrada del motor. De ser así entraría durante
un microinstante la válvula de amortiguación tarada a
210 bars, para absorber el exceso de energía.

21. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Retirada de la Carga del Par Resistente
Si se retira la carga del par resistente, llegan a
desactivarse los presostatos con el sistema aún activo al
estar excitada la bobina Y1, y1=1 . Bajará la presión,
pero no tanto como para que se active la válvula de paro
al despilotarse el distribuidor que la controla.
Como consecuencia trabajarán las dos bombas y las
revoluciones aumentarán a 297
En estas condiciones sin carga podríamos parar el
sistema desexcitando la bobina Y1 como paso previo al
paro total.
Y1=1
Y2=0
QEM
QSM
Rpm = 297
Par Resistente =0 N.m

22. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Paro del Sistema y Amortiguación
En estas condiciones, sin carga, podríamos parar el
sistema desexcitando la bobina Y1
Entonces al quedar sin presión el venting y con el el
sistema, se despilotará el distribuidor que controla el
venting de la válvula de amortiguación, cerrándola y
poniéndola en carga de 210 bars.
Absorbiendo así toda la energía cinética de este sistema
másico hasta detenerlo, obteniendo la parada final.
QEM
QSM
Rpm = 297
Par Resistente =0 N.m
Y1=0
Y2=0

23. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
Parada Final

24. Motores Oleohidráulicos [ HSLT ] + Reductora de Planetarios
[Epicicloidal]
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