Apostila Tecnologia Eletrohidráulica Parker

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(Parte 5 de 6)

Nota: Os carretéis da válvula direcional de centro em tandem operam um tanto diferentemente de outros carretéis. Por causa de sua construção, quando um carretel de centro em tandem é acionado para o lado direito da válvula, o fluxo passa de P para A. Mas, em qualquer outro carretel, o fluxo passa de P para B. Em consequência, se um carretel de centro em tandem substitui qualquer outro tipo de carretel, controlado por essa válvula direcional, ele operará no sentido inverso.

Centro Aberto Negativo

Uma válvula direcional com um carretel de centro aberto negativo tem a via “P” bloqueada, e as vias A, B e T conectadas na posição central.

Válvulas de Centro Aberto Negativo no Circuito

Uma condição de centro aberto negativo permite a operação independente dos atuadores ligados à mesma fonte de energia, bem como torna possível a movimentação livre de cada atuador. A vantagem deste tipo de centro é que as linhas do atuador não têm aumento na pressão quando a via “P” é bloqueada, como na válvula de centro fechado.

A desvantagem deste carretel é que uma carga não pode ser parada ou mantida no lugar. Se isto for um requerimento do sistema, pode-se usar uma válvula de retenção operada por piloto em conjunto com a válvula do carretel Aberto Negativo. Se a carga tiver que ser somente parada, usa-se um carretel de centro aberto negativo com orifícios de medição nas tomadas A e B. Os orifícios restringem o fluxo através de A e B quando a válvula está centralizada. Isso provoca uma contrapressão no cilindro, que pára a carga. No entanto, depois que a pressão cai, não há aumento de pressão nas linhas do atuador em resultado do vazamento da via “P”.

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5. Atuadores Hidráulicos e Acumuladores Hidráulicos

Os atuadores hidráulicos convertem a energia de trabalho em energia mecânica. Eles constituem os pontos onde toda a atividade visível ocorre, e são uma das principais coisas a serem consideradas no projeto da máquina.

Os atuadores hidráulicos podem ser divididos basicamente em dois tipos: lineares e rotativos.

Cilindros

Cilindros hidráulicos transformam trabalho hidráulico em energia mecânica linear, a qual é aplicada a um objeto resistivo para realizar trabalho.

Os cilindros foram citados brevemente há pouco. Um cilindro consiste de uma camisa de cilindro, de um pistão móvel e de uma haste ligada ao pistão. Os cabeçotes são presos ao cilindro por meio de roscas, prendedores, tirantes ou solda (a maioria dos cilindros industriais usa tirantes).

Conforme a haste se move para dentro ou para fora, ela é guiada por embuchamentos removíveis chamados de guarnições. O lado para o qual a haste opera é chamado de lado dianteiro ou "cabeça do cilindro". O lado oposto sem haste é o lado traseiro. Os orifícios de entrada e saída estão localizados nos lados dianteiro e traseiro.

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A Haste do Pistão Aço de alta resistência, retificada, cromada e polida para assegurar uma superfície lisa, resistente a entalhes para uma vedação efetiva e longa vida.

Características e Benefícios

Mancal Parker "Jewel" A longa superfície de apoio fica dentro da vedação para melhor lubrificação e vida mais longa. O mancal "Jewel", completo com vedações da haste, pode ser facilmente removido sem desmontar o cilindro, de forma que a manutenção é mais rápida e, portanto, mais econômica.

Guarnição de Limpeza de Borda Dupla A guarnição de limpeza de borda dupla funciona como guarnição secundária e impede a entrada de sujeira no cilindro. Isto aumenta a vida do mancal e das vedações.

Vedação de Borda Serrilhada A vedação de borda serrilhada da Parker possui uma série de bordas de vedação que assumem seu papel sucessivamente ao aumentar a pressão. A combinação da vedação de borda serrilhada com a guarnição de limpeza de borda dupla garante a haste seca dos cilindros Parker, o que significa ausência de gotejamento, uma contribuição importante à saúde, segurança e economia.

Vedações do Corpo do Cilindro Vedações do corpo sob pressão asseguram que o cilindro seja à prova de vazamentos, mesmo sob choques de pressão.

O Tubo do Cilindro São fabricados com aço de alta qualidade, brunido com precisão e alto grau de acabamento, assegurando vida longa às vedações.

Pistão de Ferro Fundido Inteiriço O pistão tem amplas superfícies de apoio para resistir a cargas laterais e um longo encaixe por rosca na haste do pistão. Como característica de segurança adicional, o pistão é fixado por Loctite e por um pino de travamento.

Encaixe do Tubo Uma saliência usinada com precisão em ambas as extremidades do tubo, concêntrica com o diâmetro interno do tubo, permite que os cilindros sejam alinhados rápida e precisamente para uma máxima vida em operação.

Anel de Amortecimento Flutuante e Luvas de Amortecimento O anel de amortecimento flutuante e a luva são autocentrantes, permitindo tolerâncias estreitas e, portanto, um amortecimento mais eficaz. No curso de retorno, uma válvula de retenção com esfera na extremidade do cabeçote traseiro permite que seja aplicada pressão a toda a área do pistão para maior potência e velocidade de partida.

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Força do Cilindro

Através do curso do cilindro, a energia de trabalho hidráulica é aplicada à área do seu pistão. O componente da pressão da energia de trabalho aplicada ao pistão será não mais do que a resistência que a carga oferece.

Muitas vezes, é preciso conhecer qual é a pressão que deve ser aplicada no cilindro de certo tamanho para se desenvolver uma dada força na saída. Para determinar a pressão, a fórmula usada é a seguinte:

Força

Pressão = Área

Quando a fórmula foi usada anteriormente, a área e a pressão, ou a área e a força, foram dadas. Mas muitas vezes somente o tamanho do cilindro (diâmetro) é conhecido, e a área deve ser calculada. Este cálculo é tão fácil quanto calcular a área de um quadrado.

Força de Avanço Teórico e Volume do Fluido Deslocado

Área de um Círculo

É verdade que a área de um círculo é exatamente 78.54% da área de um quadrado, cujos lados têm o comprimento igual ao do diâmetro do círculo (D).

Para determinar a área de um círculo, multiplique o diâmetro do círculo por si mesmo e, em seguida, por 0.7854.

Área do Círculo = (diâmetro)2 x 0.7854

A fórmula mais comumente usada é:

Área do Círculo = 4

Força de Avançoø PistãoÁrea Pistão10 bar50 bar130 bar90 bar170 bar210 barp/ 10 m de curso

Volume de fluido deslocado cm kgfmm ibf kgf ibf kgf ibf kgf ibf kgf ibf kgf ibf ml gal. imp.

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Estilo de Montagem do Cilindro

Os pistões podem ser montados de várias formas ou estilos, entre os quais estão as montagens por flange, por munhão, por sapatas (orelhas) laterais, montagem por base, etc.

O oscilador hidráulico é um atuador rotativo com campo de giro limitado. Um tipo muito comum de atuador rotativo é chamado de atuador de cremalheira e pinhão. Esse tipo especial de atuador rotativo fornece um torque uniforme em ambas as direções e através de todo o campo de rotação. Nesse mecanismo, a pressão do fluido acionará um pistão que está ligado à cremalheira que gira o pinhão.

Unidades de cremalheira e pinhão do tipo standard podem ser encontradas em rotações de 90, 180, 360 graus ou mais. As variações dos atuadores de cremalheira e pinhão podem produzir unidades com saídas de torque de até 60 x 104 kgf.m.

Atuadores Rotativos

Até agora discutimos sobre os atuadores lineares, que são conhecidos como cilindros. Daqui em diante vamos falar sobre atuadores rotativos. Esses mecanismos são compactos, simples e eficientes. Eles produzem um torque alto e requerem pouco espaço e montagem simples.

De um modo geral aplicam-se atuadores em indexação de ferramental de máquina, operações de dobragem, levantamento ou rotação de objetos pesados, funções de dobragem, posicionamento, dispositivos de usinagem, atuadores de leme, etc.

Campo de Aplicação

São utilizados para:

Manuseio de Material Máquina Ferramenta Maquinaria de Borracha e Plástico Equipamento Móbil Robótica Empacotamento Comutação de Válvula Indústria Múltiplo-Processo Marinha Comercial/Militar Processamento de Alimento Fabricação de Componentes Eletrônicos Linhas de Transferência

Osciladores Hidráulicos

Convertem energia hidráulica em movimento rotativo, sob um determinado número de graus.

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Oscilador de Palheta Tipos

Palheta Simples Palheta Dupla

Estes modelos são providos de máximo valor de saída de torque para um tamanho reduzido. Utilizados para uma grande variedade de aplicações industriais, são disponíveis em modelo de palheta simples, onde possui um ângulo de rotação máxima de 280°. A unidade de palheta dupla produz em dobro o torque de saída para uma mesma dimensão de carcaça e tem um giro máximo limitado a 100°.

Os motores hidráulicos transformam a energia de trabalho hidráulico em energia mecânica rotativa, que é aplicada ao objeto resistivo por meio de um eixo.

Todos os motores consistem basicamente de uma carcaça com conexões de entrada e saída e de um conjunto rotativo ligado a um eixo. O conjunto rotativo, no caso particular do motor tipo palheta ilustrado, consiste de um rotor e de palhetas que podem deslocar-se para dentro e para fora nos alojamentos das palhetas

Funcionamento

O rotor do motor é montado em um centro que está deslocado do centro da carcaça. O eixo do rotor está ligado a um objeto que oferece resistência. Conforme o fluido entra pela conexão de entrada, a energia de trabalho hidráulica atua em qualquer parte da palheta exposta no lado da entrada. Uma vez que a palheta superior tem maior área exposta à pressão, a força do rotor fica desbalanceada e o rotor gira.

Conforme o líquido alcança a conexão de saída, onde está ocorrendo diminuição do volume, o líquido é recolocado. Nota: Antes que um motor deste tipo possa operar, as palhetas devem ser estendidas previamente e uma vedação positiva deve existir entre as palhetas e a carcaça.

Motores Hidráulicos palheta eixo anel rotor orifício de entradaplaca de orifício orifício de saída

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Motores de Engrenagem

Um motor de engrenagem é um motor de deslocamento positivo que desenvolve um torque de saída no seu eixo, através da ação da pressão hidráulica nos dentes da engrenagem.

Um motor de engrenagem consiste basicamente de uma carcaça com aberturas de entrada e de saída e um conjunto rotativo composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, é ligada a um eixo que está ligado a uma carga. A outra é a engrenagem movida.

O motor de pistão é um motor de deslocamento positivo que desenvolve um torque de saída no seu eixo por meio da pressão hidráulica que age nos pistões.

O conjunto rotativo de um motor de pistão consiste basicamente de placa de deslizamento, tambor de cilindro, pistões, placa retentora, mola de retenção, placa de orifício e eixo.

Os Motores Hidráulicos trabalham no Princípio Inverso de uma Bomba Hidráulica

Drenos de Motor

Os motores usados em sistemas hidráulicos industriais são quase que exclusivamente projetados para serem bidirecionais (operando em ambas as direções). Mesmo aqueles motores que operam em sistema de uma só direção (unidirecional) são provavelmente motores bidirecionais de projeto.

Com a finalidade de proteger a sua vedação do eixo, os motores bidirecionais, de engrenagem de palheta e de pistão são, de modo geral, drenados externamente.

Potência Mecânica A unidade de potência mecânica é o :

kgf.m joule : 9,81 = = W s s

Obs.: O cavalo - vapor é uma medida de potência muito usada e equivale a:

75 kgf.m 1 cv = 735,75W = s

250 kgf

0,3 metr o objeto resistivo

1 seg

Motores de Pistão

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Se um cilindro ou um motor hidráulico aplica uma força mecânica de 250 kgf contra uma carga resistível à distância de 0,3 metros no tempo de um segundo, a potência gerada é de 250 kgf x 0,3 m/s = 75,0 kgf.m/s ou 736 J/s ou 736 W. A potência equivale a:

736W = 0,986 HP 746W/HP

Se o mesmo trabalho fosse realizado em meio segundo a potência desenvolvida seria de 1472 W ou 1,972 HP.

Equivalência em Potência Elétrica e Calor.

1 cv = 0,986 HP 1 cv = 4.500 kgm/mim ou 75 kgm/s 1 cv = 736 W (potência elétrica) 1 cv = 41,8 BTU/min = 10,52 kcal/s 1 HP = 3.0 lb pé por minuto 1 HP = 746 W 1 HP = 42,4 BTU/min

Acumuladores Hidráulicos

Um acumulador armazena pressão hidráulica. Esta pressão é energia potencial, uma vez que ela pode ser transformada em trabalho.

Tipos de Acumuladores

Os acumuladores são basicamente de 3 tipos: carregados por peso, carregados por mola e hidropneumáticos.

Entre os 3 tipos apresentados ilustraremos o príncipio de funcionamento dos acumuladores hidropneumáticos por serem os mais empregados.

Acumuladores Hidropneumáticos

O acumulador hidropneumático é o tipo mais comum de acumulador usado na hidráulica industrial. Esse tipo de acumulador aplica a força do líquido usando um gás comprimido, que age como mola.

Nota: Em todos os casos de acumuladores hidropneumáticos de aplicação industrial, o gás usado é o nitrogênio seco. Ar comprimido não pode ser usado por causa do perigo de explosão - vapor ar-óleo.

Os acumuladores hidropneumáticos estão divididos nos tipos: pistão, diafragma e bexiga. O nome de cada tipo indica a forma de separação do líquido do gás.

Acumuladores Tipo Pistão

O acumulador tipo pistão consiste de carcaça e pistão móvel. O gás que ocupa o volume acima do pistão fica comprimido conforme o líquido é recalcado na carcaça. Quando o acumulador fica cheio, a pressão do gás se iguala à pressão do sistema.

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Acumuladores Tipo Diafragma

O acumulador do tipo diafragma consiste de dois hemisférios de metal, que são separados por meio de um diafragma de borracha sintética. O gás ocupa uma câmara e o líquido entra na outra.

esta base de metal evita a extrusão da bolsa

Gás

Acumuladores Tipo Bexiga

O acumulador tipo balão consiste de uma bexiga de borracha sintética dentro de uma carcaça de metal. A bexiga é enchida com gás comprimido. Uma válvula do tipo assento, localizada no orifício de saída, fecha o orifício quando o acumulador está completamente vazio.

tubulação

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Generalidades

As válvulas, em geral, servem para controlar a pressão, a direção ou o volume de um fluido nos circuitos hidráulicos.

As válvulas que estudaremos nesta unidade são do tipo controladoras de pressão, que são usadas na maioria dos sistemas hidráulicos industriais.

Essas válvulas são utilizadas para:

Limitar a pressão máxima de um sistema; Regular a pressão reduzida em certas partes dos circuitos; Outras atividades que envolvem mudanças na pressão de operação.

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