Cálculos envolvendo Atuadores Hidráulicos. Sistemas Hidropneumáticos I Hidráulica 04. Atuador hidráulico de dupla ação

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1 UNIFEI Sistemas Hidropneumáticos I Hidráulica 04 Cálculos envolvendo tuadores Hidráulicos EME-26 ula Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior tuador hidráulico de dupla ação tuador hidráulico de dupla ação D embolo D haste Área: π rea [cm ] = 2 2 [( Dembolo [mm] ) ( Dhaste [mm] ) ] Quando a vazão do fluido é direcionada para a conexão ocorre o avanço da haste. velocidade depende da vazão do fluido e da área do êmbolo. 1

2 tuador hidráulico de dupla ação tuador hidráulico de dupla ação Curso Velocidade de deslocamento: 3 Vazão [cm / s] Vazão [l/min] Velocidade [m / s] = = Área [cm ] Área [cm ] 6 Tempo de deslocamento: 3 2 Volume [cm ] Área [cm ] Curso [mm] 6 Tempo [s] = = 3 Vazão [cm /s] Vazão [l/min] 1000 Cálculos básicos Volume de avanço: 2 litros Volume de recuo: 1 litro Vazão da bomba: 1 l/min Curso do atuador: 50 cm Tempo de avanço: 120 segundos Vazão induzida no avanço: 0,5 l/min Velocidade de avanço: 0,25 m/min Tempo de recuo: 60 segundos Vazão induzida no recuo: 2 l/min Velocidade de recuo: 0,5 m/min Exercício Um elevador hidráulico automotivo deve ser capaz de suspender um veículo de 2500 kg de massa a 2 metros de altura em 1 minuto. O cilindro elevador possui 30 cm de diâmetro. O motor elétrico opera a 1660 rpm. Supondo que o rendimento volumétrico de 92% e o hidromecânico de 89%, calcule: Área do pistão (cm 2 ); Volume do atuador (cm 3 ); Pressão do sistema (bar); Vazão real e teórica da bomba (l/min); Deslocamento volumétrico teórico da bomba (cm 3 /rot); Rendimento total (%); Potência (CV) e torque do motor elétrico (Nm). 2

3 Exercício Área do pistão: 706,86 cm 2 Volume do atuador: ,7 cm 3 Pressão do sistema: 3,54 bar Vazão real da bomba: 141,4 l/min Vazão teórica da bomba: 153,7 l/min Deslocamento volumétrico: 92,6 cm 3 /rot Rendimento total: 81,88 % Potência do acionamento elétrico: 1,39 CV Torque do acionamento elétrico: 5.86 Nm Oscilador Hidráulico Oscilador hidráulico Oscilador hidráulico Motor oscilante. Realizam movimentos angulares menores que uma revolução. 1 - Carcaça 2 - Cremalheira com 2 êmbolos 3 - Engrenagem e eixo 4 - Regulagem do curso (ângulo de giro) 3

4 Oscilador hidráulico Motores Hidráulicos Tem funcionamento similar ao das bombas, só que o sentido do fluido é inverso. Tem-se: Motor de engrenagens; Motor de palhetas; Motor de pistão em linha/axiais (fixo e variável); Motor de pistões radiais; Motores orbitais; Motor gerotor. Válvulas de Comando e Controle s válvulas permitem controlar a operação do sistema hidráulico. Em geral podem: loquear o fluxo; Direcionar o fluxo; Válvulas de Controle Direcional Controlar a vazão. 4

5 Válvula de Controle Direcional Simbologia - Número de posições 2 posições 3 posições Uma parte móvel (carretel) permite que o fluxo do fluido seja desviado corretamente para a aplicação desejada. É definida por: Número de posições; Número de vias; Posição normal; Tipo de acionamento. Simbologia - Número de vias 2 vias 3 vias 4 vias Simbologia - Tipos de vias Simbologia - Posição normal Passagem loqueio mbas mbas P Válvula direcional de 2/2 vias P Válvula direcional de 3/2 vias T P Válvula direcional de 4/2 vias T 5

6 Tipo de acionamento Tipo de acionamento - Manual Piloto Rolete Manual Solenóide Tipo de acionamento - Roletes Tipo de acionamento - Solenóide 6

7 Tipo de acionamento - Piloto Tipo de acionamento Válvula operada por piloto e controlada por solenóide. Usada em válvulas grandes onde a força do solenóide não é suficiente para a operação direta. Tipo de acionamento Válvula operada por piloto e controlada por solenóide. Usada em válvulas grandes onde a força do solenóide não é suficiente para a operação direta. Tipo de acionamento Retorno por mola 7

8 Pino de Trava (Detente) Circuito básico Válvulas com travas não precisam manter os seus acionadores energizados para manter a posição (válvula montada na horizontal). P T Uma energização temporária (0.1 s) é suficiente para o deslocamento do carretel. M Circuito básico Condição de centro aberto P T M Permite que o fluido possa voltar ao tanque, possibilitando a movimentação do atuador por ação de força externa. Válvula de segurança não atua. Outros atuadores não podem operar (baixa pressão). 8

9 Válvulas de centro aberto no circuito Condição de centro fechado Permite que o fluido fique preso, impossibilitando a movimentação do atuador por ação de força externa. Força a abertura da válvula de segurança. pós alguns minutos, devido a vazamentos naturais no carretel, as pressões em e se equalizam e a haste do cilindro move-se lentamente. Válvulas de centro fechado no circuito Condição de centro em Tandem Permite que o fluido fique preso, impossibilitando a movimentação do atuador por ação de força externa. válvula de segurança não atua. Há, após alguns minutos, o deslocamento da haste. 9

10 Válvulas de centro em Tandem no circuito Centro aberto negativo Permite a volta do óleo ao tanque, possibilitando a movimentação da haste por ação de força externa. Válvula de segurança atua. Outros atuadores podem operar. Válvulas de centro aberto negativo no circuito Outras condições de centro 10

11 Centragem hidráulica do carretel Controle por estrangulamento Permite controlar a velocidade de deslocamento do carretel, reduzindo o choque no sistema. Válvula solenóide Controle de fluxo Válvula principal Válvulas de controle de pressão Válvulas de Pressão Estas válvulas são utilizadas principalmente para: Limitar a pressão máxima de um sistema (válvulas limitadoras); Reduzir a pressão em certas partes dos circuitos (válvulas reguladoras). base de operação dessas válvulas é o balanço entre pressão e força de mola. 11

12 Válvula limitadora de pressão (válvula de segurança) Exemplo com válvula de segurança Quanto o atuador esta parado a válvula de segurança permite a passagem do óleo para o reservatório. Válvula de seqüência Válvula de seqüência M Posição central Sem atuação 12

13 M M Válvula de seqüência Recuo simultâneo dos atuadores Válvula de seqüência vanço do atuador de fixação (pressão abaixo da válvula) UNIFEI M Válvula de seqüência vanço do atuador de furação (pressão aciona válvula) 13