Problema de Electroneumatica

Maestrıa en Automatizacion y Sistemas de ControlProfesor: Javier Garcıa del Valle ([email protected])

Area de Energıa, Facultad de Ingenierıa Civil y Mecanica, UTA

Boletın de Problemas Cinematica yDinamica

NOTAS: se entregara bien en formato papel o en formato electronico.Fecha maxima para la entrega: 28/11/15, 17:00:00.Cada lista de problemas se valorara sobre 10. Todos los problemas y subapartados valen lo mis-mo. El problema 10 puntua 1 punto extra.

1º Problema Una grua de un taller tiene una estructura como muestra la Figura 1. Si la cargaen el cable es de 500 kg, calcule:

1. Fuerzas en las conexiones A, B y C.

2. Si el piston se extiende a una velocidad constante de 8 cm/s, se pide:

a) Velocidad de giro del piston y de la pluma.

b) Aceleracion de giro del piston y de la pluma.

1.2 m3.5 m

Pistón

PlumaA B

C

20º

500 kg

75º

2 m

Figura 1: Esquema grua de taller.

2º Problema Se quiere fabricar un robot para traspaso de piezas entre dos lıneas de montajecomo muestra la Figura 2a. En esencia son dos cilindros neumaticos con un util en la conexion.Para el momento concreto de la Figura 2b se sabe que el piston 1 se alarga a una velocidadconstante de 20 cm/s y el movimiento de la union es horizontal. Se pide:

1. Velocidad lineal del piston 2.

2. Velocidad y aceleraciones de giro del piston 1 y 2.

3. Aceleracion de la carga.

(a) Ejemplo de montaje

1.8 m

60º

Pistón1

Pistón 2

Carga

30º

(b) Momento concreto de operacion

Figura 2: Montaje para el traspaso de piezas entre dos lıneas.

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3º Problema En un laboratorio de quımica se quiere disenar una centrifugadora para tubos deensayos tal y como se muestra en la Figura ??. El porta tubos de ensayo y el tubo de ensayo sepuede simplificar por una barra rıgida de 0.08 m y 120 g de peso uniformemente distribuidos a lolargo de la barra rıgida anteriormente mencionada. Si el conjunto gira a 500 rpm, ¿Que anguloforma el tubo con la horizontal?

500 rpm

0.25 m 0.08m

Tubo de ensayoPorta tubo de ensayo

Figura 3: Esquema centrifugadora para tubos de ensayos.

4º Problema Para automatizar cierto proceso de soldadura en la industria naval, se ha montadoun brazo robotico como se muestra en la Figura 4. Se pide:

1. Si cada brazo pesa 210 Kg (uniformemente distribuido) y el equipo MAG situado en elextremo C tiene una masa de 20 Kg. ¿Que reacciones soporta la articulacion A?

2. Si la antorcha se desplaza a 1.9 cm/s y considerando que se tiene que mantener el angulocon la horizontal constante,

a) ¿A que velocidad gira la antorcha?

b) ¿A que velocidad gira la barra A-B y B-C?

c) ¿A que aceleracion gira la barra A-B y B-C?

20º

30º

48º

2 m

2 m

Antorcha soldadura

V=1.9 cm/s

A

B

C

Figura 4: Esquema brazo robotico para soldadura.

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5º Problema Un maestro pastelero quiere adornar ciertos dulces que fabrica con una cremaendulzante a traves de un brazo dispensador. Los dulves viajan por la cinta a una velocidad de0.15 m/s. La trayectoria que sigue el brazo se muestra en la Figura 5, de forma que el rociadorpase por encima de la fila de dulces. Si la longitud del brazo es de 0.7 m y en el momento enque el angulo ente el brazo y el carril es de 30º, la velocidad de la corredera en el carril es de 0.5m/s, ¿A que velocidad gira el brazo?

Carril

0.7 m V=0.15 m/s

1 m

Inicio dispensación

Trayectoria

Fin dispensaciónV=0.5 m/s

Filas producto

Figura 5: Cinta transportadora dulces.

6º Problema Un nino esta montado en una atraccion de ferias que consiste en un disco giratoriotal y como se muestra en la Figura 6. Cuando se encuentra a 4.5m del centro, se pone a correr enla trayectoria radial indicada, con una velocidad de 3 m/s y una aceleracion de 1.5 m/s2. ¿Queaceleracion sufre el muchacho?.

7 m

68 º

3 rad/s

4.5 m

Figura 6: Atraccion ferias.

7º Problema Una bomba de circulacion en un proceso industrial es indispensable que no parebajo ningun concepto. Por temor a que se vaya la luz, y considerando que el grupo auxiliar tarda35 segundos en entrar en operacion, un ingeniero a pensado en colocar un volante de inerciapara que la velocidad de giro no baje de 1000 rpm. Si la velocidad inicial es de 1500 rpm, el

par resistente de la bomba es funcion de la velocidad e igual a M = 50 + 600rpm

1500[N ·m]. ¿Que

inercia ha de tener el volante?.

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8º Problema Se quiere levantar una carga de 5 ton con dos polipastos como se muestra en laFigura 7. Si la tension admisible de los cables es de 20 ton, ¿Hasta que altura se podra levantarla carga?.

10 m 10 m

40 m

5 ton

Figura 7: Puntales para el levantamiento de cargas.

9º Problema En el mecanismo plano de la Figura 8, se pide calcular las aceleraciones de todaslas barras, considerando que la barra A-B gira a velocidad constante de 4 rad/s.

A B

C

D

0.25 m

4 rad/s

0.1 m

0.06

m

0.15 mFigura 8: Mecanismo plano.

10º Problema Un nino juega con un juguete consistente en un disco unido a un palo, comomuestra la Figura 9. Cuando lo empuja con el dedo, rueda alrededor del eje mostrado en laFigura 9 a una velocidad de 1 rev/s. ¿Cual es la velocidad del punto C?.

A

B

C

8 cm

3 cm

1 rev/s

Figura 9: Juguete.

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