Aula 5 acumuladores e atuadores hidráulicos

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Aula 5 acumuladores e atuadores hidráulicos

  1. 1. ATUADORES E ACUMULADORES HIDRÁULICOS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  2. 2. SUMÁRIO Conceitos sobre atuadores hidráulicos Tipos de atuadores hidráulicos Simbologia dos atuadores hidráulicos Funcionamento dos atuadores hidráulicos Aplicações dos atuadores hidráulicos Forças nos atuadores hidráulicos Flambagem da haste Falhas nos cilindros Manutenções Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  3. 3. GENERALIDADES Basicamente, os atuadores hidráulicos são os conversores da energia hidráulica em trabalho linear, sendo sua função básica de transformar força, potência ou energia hidráulica em força, potência ou energia mecânica. Os atuadores hidráulicos podem ser divididos basicamente em dois tipos: lineares e rotativos. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  4. 4. GENERALIDADES Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  5. 5. GENERALIDADES Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  6. 6. GENERALIDADES Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  7. 7. CONCEITOS Curso do Cilindro: A distância através da qual a energia de trabalho é aplicada determina quanto trabalho será realizado. Quando se multiplica uma força, hidraulicamente tem-se a impressão de que se está recebendo alguma coisa de graça. Parece que uma pequena força pode gerar uma força grande sob as circunstâncias certas, e que nada foi sacrificado. Isto é relativamente válido em um sistema estático. Mas, se a força deve ser multiplicada e deslocada ao mesmo tempo, alguma coisa deve ser sacrificada - a distância. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  8. 8. CONCEITOS Volume do Cilindro: Cada cilindro tem um volume (deslocamento), que é calculado multiplicando-se o curso do pistão, em cm, pela área do pistão. O resultado dará o volume em cm3. Guarnições: Para uma operação apropriada, uma vedação positiva deve existir em toda a extensão do pistão do cilindro, tanto quanto na haste. Os pistões do cilindro são vedados com as guarnições elásticas ou anéis de vedação de ferro fundido. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  9. 9. CONCEITOS As guarnições elásticas da haste são fornecidas em muitas variedades. Alguns cilindros são equipados com guarnições com formato em "V" ou em "U", fabricadas de couro, poliuretano, borracha nitrílica. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  10. 10. FUNCIONAMENTO Conforme o pistão do cilindro se aproxima do seu fim de curso, o batente bloqueia a saída normal do líquido e obriga o fluido a passar pela válvula controle de vazão. Nesta altura, algum fluxo escapa pela válvula de alívio de acordo com a sua regulagem. O fluido restante adiante do pistão é expelido através da válvula controle de vazão e retarda o movimento do pistão. A abertura da válvula controle de vazão determina a taxa de desaceleração. Na direção inversa, o fluxo passa pela linha de bypass da válvula de controle de vazão onde está a válvula de retenção ligada ao cilindro. Como regra geral, os amortecimentos são colocados em cilindros cuja velocidade da haste exceda a 600 cm/min. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  11. 11. CHOQUE HIDRÁULICO Quando a energia de trabalho hidráulica que está movendo um cilindro encontra um obstáculo (como o final de curso de um pistão), a inércia do líquido do sistema é transformada em choque ou batida, denominada de choque hidráulico. Se uma quantidade substancial de energia é estancada, o choque pode causar dano ao cilindro. AMORTECIMENTOS Para proteger os cilindros contra choques excessivos, os mesmos podem ser protegidos por amortecimentos. O amortecimento diminui o movimento do cilindro antes que chegue ao fim do curso. Os amortecimentos podem ser instalados em ambos os lados de um cilindro. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  12. 12. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  13. 13. ESTILO DE MONTAGEM DO CILINDRO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  14. 14. FIXAÇÃO ARTICULADA COM BUCHA PARALELA NO FUNDO E NA HASTE Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  15. 15. FIXAÇÃO ATRAVÉS DE OLHAL COM ARTICULAÇÃO ESFÉRICA NO FUNDO E NA HASTE Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  16. 16. FIXAÇÃO ATRAVÉS DE FLANGE NO CABEÇOTE Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  17. 17. FIXAÇÃO ATRAVÉS DE FLANGE NO FUNDO DO CILINDRO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  18. 18. FIXAÇÃO ATRAVÉS DE EIXO BASCULHANTE (MUNHÕES) Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  19. 19. LINEARES Cilindros: Cilindros hidráulicos transformam trabalho hidráulico em energia mecânica linear, a qual é aplicada a um objeto resistivo para realizar trabalho. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  20. 20. CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO – AS O cilindro de simples ação é usado em circuitos hidráulicos, quando o esforço (trabalho) for aplicado em apenas um sentido, retomado pela ação de uma força externa ou por uma mala de reposição. O fluido entra no tubo do atuador pelo lado do êmbolo (alimentação de fluido apenas de um lado), a resistência do êmbolo estabelece no fluido uma pressão (pressão de movimento), que ao vencer a resistência do êmbolo, desloca a haste para frente (movimento de avanço). Ao chegar no final de seu curso, a pressão aumenta até o valor predeterminado (pressão de trabalho). Para o êmbolo retomar (movimento de recuo), será necessária a comutação da válvula direcional e, com a ajuda da força externa, o fluido retoma para o reservatório. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  21. 21. CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO – AS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  22. 22. CILINDRO DE SIMPLES AÇÃO – AS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  23. 23. CILINDRO MARTELO Um cilindro no qual o elemento móvel tem a mesma área da haste do pistão. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  24. 24. CILINDRO DE DUPLA AÇÃO O cilindro de dupla ação é usado em sistemas hidráulicos, quando for necessário esforço em ambos os sentidos. Isto significa podemos obter força em qualquer dos lados do movimento (movimento de avanço e retomo). Para o movimento de avanço, o fluido sob pressão entra pela tomada (1) no cilindro, atuando no lado do êmbolo fazendo a haste sair. O fluido sob pressão, que se encontra no lado da haste, é deslocado, fluindo pela tubulação ao reservatório. Ao chegar no final do curso, a pressão de trabalho é atingida. No movimento de retomo, o fluido sob pressão entra pela tomada (2) no cilindro. O êmbolo é deslocado e a haste recua, fazendo com que o fluido que se encontra no lado do êmbolo- seja deslocado para o reservatório. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  25. 25. CILINDRO DE DUPLA AÇÃO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  26. 26. CILINDRO DE HASTE DUPLA Um cilindro com um pistão simples e uma haste ligada a cada lado. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  27. 27. CILINDRO TELESCÓPICO Usamos este cilindro quando o comprimento da camisa precisa ser menor do que se poderia conseguir com um cilindro padrão. Assim, quando o cilindro está retraído, ocupa menos espaço, e é próprio para locais de difícil acesso, difíceis para o cilindro padrão. Na maioria das vezes, este cilindro é de simples ação, porém também o encontramos de dupla ação. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  28. 28. CILINDRO TELESCÓPICO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  29. 29. CILINDRO DUPLEX Consiste de dois cilindros montados em linha e com hastes múltiplas (uma para cada cilindro). As guarnições são montadas entre os cilindros para permitir dupla ação de cada cilindro. Os cilindros duplex dão uma capacidade de três posições. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  30. 30. CILINDRO DUPLEX Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  31. 31. CILINDRO DUPLEX CONTÍNUO OU CILINDRO TANDEM Consiste de dois ou mais cilindros montados em linha com pistões interligados por uma haste comum. Um cilindro Tandem fornece uma força resultante maior quando o diâmetro do pistão é limitado, mas o seu curso não é. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  32. 32. CILINDROS COM AMORTECIMENTO HIDRÁULICO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  33. 33. FORÇA DO CILINDRO Através do curso do cilindro, a energia de trabalho hidráulica é aplicada à área do seu pistão. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  34. 34. 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 Manuseio de Material, Máquina Ferramenta, Maquinaria de Borracha e Plástico, Equipamento Móbil, Robótica, Empacotamento, Comutação de Válvula, Indústria Múltiplo-Processo, Fabricação de Componentes Eletrônicos. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  35. 35. OSCILADORES HIDRÁULICOS Convertem energia hidráulica em movimento rotativo, sob um determinado número de graus. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  36. 36. OSCILADORES HIDRÁULICOS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  37. 37. OSCILADORES HIDRÁULICOS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  38. 38. OSCILADORES HIDRÁULICOS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  39. 39. OSCILADORES HIDRÁULICOS Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  40. 40. MOTORES HIDRÁULICOS 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  41. 41. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  42. 42. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  43. 43. MOTORES HIDRÁULICOS X MOTORES ELÉTRICOS Os motores hidráulicos têm certas vantagens sobre os motores elétricos. Algumas destas vantagens são: 1 – Reversão instantânea do eixo do motor. 2 – Ficar carregado por períodos muito grandes sem danos. 3 – Controle de torque em toda a sua faixa de velocidade. 4 – Frenagem dinâmica conseguida facilmente. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  44. 44. FALHAS NOS CILINDROS SUJIDADE A sujeira é o problema que causa mais falhas. Ela pode alojar-se entre o êmbolo e o tuba (camisa) do cilindro, arranhando a tubo. Resulta o vazamento excessivo, pois a vedação torna-se defeituosa. CALOR O calor excessivo causa a deterioração das vedações, provocando vazamentos. A temperatura do cilindro não deve exceder a 60 oC. Para cilindros em que o trabalho estiver sujeito a altas temperaturas, devemos providenciar que as vedações sejam resistentes ao calor e a camisa receba um tratamento adequado. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  45. 45. FALHAS NOS CILINDROS MÁ APLICAÇÃO: Urna grande porcentagem de falhas deve-se à má aplicação do cilindro. Cada trabalho exige um determinado tipo construtivo de cilindro. MAU ALINHAMENTO Empuxo axial ou carregamento excêntrico suportados inadequadamente podem causar falhas e danos graves ao cilindro. MONTAGENS DEFEITUOSAS Se o cilindro não estiver montado rigidamente ou se a montagem não, tiver resistência suficiente para suportar a carga produzida pelo cilindro, este pode ficar frouxo e danificar a si mesmo e a outros componentes a ele ligados. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  46. 46. MANUTENÇÕES NOS ATUADORES As manutenções eliminam impurezas, escoriações nas hastes e partes internas dos cilindros, não permitindo vazamentos internos e externos. As manutenções podem dividir-se em: 1 – Montagem dos componentes: Seguir as recomendações sobre ajustes e tolerâncias. 2 – Instalação: Cilindros alinhados, parafusos de fixação das bases bem apertados e travados, para não soltarem em serviço. 3 – Em Serviço: Falhas devem ser corrigidas imediatamente, assim como vazamentos e trincas, além da troca de retentores. Obs 1: Os vazamentos podem ser provocados por desgaste dos anéis ou nas paredes internas dos cilindros. Além disso, devemos verificar as válvulas antes de abrir os cilindros. Obs 2: Devemos sangrar os cilindros nos quais o ar escape por si próprio. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  47. 47. ACUMULADORES HIDRÁULICOS Um acumulador é um dispositivo capaz de armazenar fluidos incompressíveis sob pressão, para serem utilizados durante o ciclo de operação do sistema. PRINCIPAIS FUNÇÕES DE UM ACUMULADOR • Compensador de vazamento; • Fonte de potência auxiliar; • Compensador de expansão térmica; • Fornecedor de fluido; • Eliminador de pulsação e absorvedor de choques. TIPOS DE ACUMULADORES • Acumuladores com peso; • Acumuladores de mola; • Acumuladores com gás. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  48. 48. ACUMULADORES CARREGADOS POR PESO Um acumulador carregado por peso aplica uma força ao líquido por meio de carga com grandes pesos. Como os pesos não se alteram, os acumuladores carregados por peso são caracterizados pela pressão, que é constante durante todo o curso do pistão. Os pesos utilizados nos acumuladores podem ser feitos de qualquer material pesado como: ferro, concreto, ou mesmo água (acondicionada). Os acumuladores carregados por peso são, geralmente, muito grandes. Eles podem atender a muitas máquinas ao mesmo tempo, e são usados nas usinas de aço e nas centrais de sistemas hidráulicos. Os acumuladores carregados por peso não são muito populares por causa do seu tamanho e da inflexibilidade na montagem (eles, geralmente, devem ser montados na vertical). Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  49. 49. ACUMULADORES CARREGADOS POR PESO Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  50. 50. ACUMULADORES POR MOLA Um acumulador carregado por mola consiste de: carcaça de cilindro, pistão móvel e mola. A mola aplica a força ao pistão, o que resulta na pressão do líquido. Conforme o líquido é bombeado para dentro do acumulador carregado por mola, a pressão no reservatório é determinada pela taxa de compressão da mola. Em alguns acumuladores deste tipo, a pressão da mola pode ser ajustada por meio de um parafuso de regulagem. Os acumuladores carregados por mola são mais flexíveis do que o tipo carregado por peso. Eles são menores e podem ser montados em qualquer posição.. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  51. 51. ACUMULADORES POR MOLA Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br
  52. 52. 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. Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior engenheirofranciscojunior@yahoo.com.br

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