3 oleohidraulica cilindros

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oleohidraulica, diseño y seleccion de cilindros hidraulicos para aplicaciones industriales

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3 oleohidraulica cilindros

  1. 1. Sistemas Óleo-hidráulicosISEL DEMDisciplina do 2º Ciclo da LicenciaturaCapítulo: Cilindros Docente: Rui d’Aguiar Abril de 2005
  2. 2. Sistemas Óleo-hidráulicos
  3. 3. Sistemas Óleo-hidráulicos
  4. 4. Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindro de duplo efeitoRendimento mecânico
  5. 5. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro de duplo efeito
  6. 6. Sistemas Óleo-hidráulicosAplicações dos cilindros óleo-hidráulicos
  7. 7. Sistemas Óleo-hidráulicosAplicações dos cilindros óleo-hidráulicos
  8. 8. Sistemas Óleo-hidráulicos Sistemas Óleo-hidráulicosTipos construtivos
  9. 9. Sistemas Óleo-hidráulicos Sistemas Óleo-hidráulicosTipos construtivos
  10. 10. Sistemas Óleo-hidráulicos Haste mergulhanteo retorno à posição primitiva éefectuada por forças exteriores(gravidade, mola, etc.)
  11. 11. Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindro de duplo efeito
  12. 12. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro de duplo efeito Condições de ampliação da pressão
  13. 13. Sistemas Óleo-hidráulicos Haste passanteOs cilindros de haste passante, só são utilizados, quando sepretende forças iguais nos dois sentidos ou aplicaçõesaproveitando as duas extremidades.
  14. 14. Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindro telescópico de simples efeitoOs cilindros telescópicos, normalmentede simples efeito, são utilizados quandose pretende que a posição recolhida sejao mais curto possível (dimensãorecolhida < curso).
  15. 15. Sistemas Óleo-hidráulicosAplicações dos cilindros óleo-hidráulicos telescópicos
  16. 16. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro telescópico de simples e duplo efeito
  17. 17. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro de duplo efeito
  18. 18. Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindro de duplo efeito sem amortecimento1 - tampa da haste (anterior) 2 - corpo(3-topo e 4-tubo) 6 - haste 7 - êmbolo8 - tampa do cilindro( posterior) 9- parafuso 10 - parafuso de purga 11 - raspador12 - vedante da haste 13 - O-ring 14 - vedante do êmbolo
  19. 19. Sistemas Óleo-hidráulicos – Cilindros • Amortecimento de fim de cursoO amortecimento deve ser utilizado para velocidade maiordo que 0,3 m/seg.
  20. 20. Sistemas Óleo-hidráulicos O amortecimento deve ser utilizado paraCilindro com amortecimento velocidade maior do que 0,3 m/seg.1 - tampa da haste (anterior) 2 - corpo(3-topo e 4-tubo) 6 - haste 7 – êmbolo 8 –casquilho de amortecimento 9 - tampa do cilindro( posterior) 10 – parafuso deregulação do amortecimento 11 – contra-porca 12 e 13 – válvula de retenção 14 -parafuso de purga 15 - raspador 16 - vedante da haste 17 e 19 - O-ring 18 -vedantes do êmbolo
  21. 21. Sistemas Óleo-hidráulicosCorpo do cilindro
  22. 22. Sistemas Óleo-hidráulicosCorpo do cilindro Haste
  23. 23. Sistemas Óleo-hidráulicos
  24. 24. Sistemas Óleo-hidráulicos Vedantes
  25. 25. Sistemas Óleo-hidráulicos • Cilindros » Fixação de tampas
  26. 26. Sistemas Óleo-hidráulicos – Cilindros • Amortecimento de fim de curso
  27. 27. Sistemas Óleo-hidráulicos Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindro de duplo efeito com amortecimento Tampa Flangeada Tampa Flangeada
  28. 28. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro de duplo efeito sem amortecimento Olhal com rótula
  29. 29. Sistemas Óleo-hidráulicos Fixação dos cilindrosFlangeada PatasFlangeada OscilanteOscilante Oscilante
  30. 30. Sistemas Óleo-hidráulicos Fixação dos cilindrosPatas Oscilante
  31. 31. Sistemas Óleo-hidráulicos
  32. 32. Sistemas Óleo-hidráulicos – Cilindros – Fixação
  33. 33. Sistemas Óleo-hidráulicosOlhal Olhal com rótula
  34. 34. Sistemas Óleo-hidráulicos Flange Flange Patas Oscilante
  35. 35. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindros rotativos de palheta (até 270º) Cilindros rotativos com 1 palheta e 1 batente
  36. 36. Sistemas Óleo-hidráulicos Cilindros rotativos de dupla palheta (até 60º)Cilindros rotativos com 2 palhetas e 2 batentes
  37. 37. Sistemas Óleo-hidráulicosActuador rotativo por parafuso (até 720º)
  38. 38. Sistemas Óleo-hidráulicosActuador rotativo por êmbolos paralelos (até 100º)
  39. 39. Sistemas Óleo-hidráulicosActuador rotativo por biela manivela (até 180º)
  40. 40. Sistemas Óleo-hidráulicosActuador rotativo por cremalheira (até 360º)
  41. 41. Sistemas Óleo-hidráulicosAplicações de cilindros rotativos
  42. 42. Sistemas Óleo-hidráulicos DimensionamentoFuncionalResistente
  43. 43. Sistemas Óleo-hidráulicos Dimensionamento FuncionalFormulas aplicadas a cilindros hidráulicos A- secção ( cm2) d- diâmetro ( mm ) F- força – ( daN ) p- pressão ( bar ) Q- caudal ( litros/min ) s- curso ( mm ) t- tempo ( seg. )
  44. 44. Sistemas Óleo-hidráulicosDimensionamentoFuncional Formulas aplicadas a cilindros hidráulicos Áreas Êmbolo - A1 =785x10-5 (d1)2 Haste - A2=785x10-5 (d2)2 Anelar - A3=785x10-5 [(d1)2-(d2)2]
  45. 45. Sistemas Óleo-hidráulicos Formulas aplicadas a cilindros hidráulicos D2,A2d1, A1 Forças de avanço e recuo Favanço = ((p1 A1 ) - ( p3 A3 ))ηmec Fretorno = ((p3 A3 ) - (p1 A1 )) ηmec
  46. 46. Sistemas Óleo-hidráulicosDimensionamentoFuncional Formulas aplicadas a cilindros hidráulicos Velocidade de deslocamento v=16,6 Q/ A1 (avanço- cm/min) v=16,6 Q/ A3 (retorno- cm/min) -3 v= 10 s / t (avanço- m/s) -2 v= 6x10 s / t (m/min)
  47. 47. Sistemas Óleo-hidráulicos Dimensionamento FuncionalO amortecimento deve ser utilizado sempre que a velocidade é igualou maior do que 0,3 m/seg.O tempo de aceleração e frenagem num cilindro estácompreendido entre0,1 e 6 segundos.
  48. 48. Sistemas Óleo-hidráulicos DimensionamentoResistência mecânica
  49. 49. Sistemas Óleo-hidráulicosCorpo do cilindroO corpo do cilindro em tubo de aço rectificado interiormente e comum acabamento de superfície interna espelhada.O aço ao carbono com limite elástico de 36 kg/mm2 (St 52) esoldável.Na tabela seguinte as pressões de serviço refere-se a :caso I -trabalho sem choquescaso III -para choques violentos (230%).A pressão interna máxima, (acréscimo de pressão motivados pelofuncionamento do sistema, tal como a reversão da carga) podeatingir 3 a 4 vezes a pressão de funcionamento normal.
  50. 50. Sistemas Óleo-hidráulicosCorpo do cilindroCalculo da espessura dos tubos pela fórmula de Lamé e= (d/2 ) x [(σ+p)/( σ-p)-1]1/2 e- espessura da parede (mm) d- diâmetro interior do cilindro (mm) σ- tensão admissível do material (daN/mm2), valor indicador 8 a12. p- pressão interna máxima (bar) Pressão de projecto
  51. 51. Sistemas Óleo-hidráulicosEspessura do tubo - Verificação da pressão máxima admissível pmax = e×200(σe /S) /1,11×De- espessura da parede (mm)σe – tensão de limite elásticoS - coeficiente de segurança ≥ 2D - diâmetro exterior do tubo1,11 – factor para compensar a tolerância inferior da espessura dotubo.pmax =3 a 4 pressão de funcionamento normalA pressão interna máxima, (acréscimo de pressão motivados pelofuncionamento do sistema, tal como a reversão da carga) pode atingir3 a 4 vezes a pressão de funcionamento normal.
  52. 52. Sistemas Óleo-hidráulicosCorpo do cilindro Haste St 52
  53. 53. Sistemas Óleo-hidráulicosE- módulo de compressibilidade – 14000 barA- secção ( cm2)d- diâmetro ( mm )F- força – ( daN )p- pressão ( bar )Q- caudal ( litros/min )s- curso ( mm )t- tempo ( seg. )V- cilindrada ou volume do cilindro hidráulico ( l )v- velocidade de trabalho ( m/min )ηmec – rendimento mecânico (0,95 cilindros simples efeito, 0,9duplo efeito).ηvol - rendimento volumétrico- desprezável nos cilindroshidráulicos.
  54. 54. Sistemas Óleo-hidráulicos DimensionamentoHasteAs hastes dos cilindros são normalmente executados em aço deliga calibrados ou rectificados maciços (σe=36 kg/mm2)(St 52),com cromagem dura superficial,Quando se pretende grande resistência à corrosão é corrente autilização de aço inoxidável (AISI 410).
  55. 55. Sistemas Óleo-hidráulicosCálculo das hastesà encurvadura
  56. 56. Sistemas Óleo-hidráulicos a ( 5)Fórmula de Euler
  57. 57. Sistemas Óleo-hidráulicos
  58. 58. Sistemas Óleo-hidráulicos Le = s × k
  59. 59. Sistemas Óleo-hidráulicosLe em mm (Le = s × k) Força em 103 N
  60. 60. Sistemas Óleo-hidráulicos CILINDROS HIDRÁULICOSENCURVADURACarga máx. admissívelF =Kπ2 IE/ nL2 ( kg )k - coeficiente dependente da fixação do cilindro aos seus extremos.I - Momento de inércia da haste (cm4 )E - Módulo de elasticidade do material (kg/cm2 )n - Coeficiente de segurança(valor médio 5)L- Comprimento virtual sujeito à encurvadura ( cm)Extr.fixo/livre - L=2 lExtr. art./art. - L=lExtr. fixo/art. - L=0.71 lExtr. Fixo/fixo - L=0,5 l -l- Comprimento real entre apoios
  61. 61. Sistemas Óleo-hidráulicosPerdas nos cilindros Volumétricas –pouco significativas quando os vedantes são novos. Mecânicas –estas perdas devem-se ao atrito dos vedantes, raspadores, guiamentos, etc., com as peças em movimento. Pode-se considerar um valor genérico de 0,90 (duplo efeito) e 0,95 para cilindros de simples efeito ou êmb. mergulhante.
  62. 62. Sistemas Óleo-hidráulicosPROBLEMASSujidade: esta pode ser transportada pelo fluído, interpondo- se entre o embolo e o corpo, danificando os vedantes ou o próprio corpo diminuição do ηv . O ponto de entrada principal é pela haste do cilindro.Calor: caso o cilindro esteja próximo de uma fonte de calor, esta pode afectar os vedantes caso estes não sejam apropriados.Montagem: muitos dos problemas são motivados por aplicações indevidas. -cargas excêntricas -desalinhamentos -esforços excessivos não considerados -faltas de guiamento
  63. 63. Sistemas Óleo-hidráulicosBibliografia: Planning and Design of Hydraulic Power Systems. Rexroth Hydraulics Hidráulica. Teoria e aplicações Bosch Folhas de Sistemas Hidráulicos ISEL Eng. Aníbal Chaves e Sousa
  64. 64. Sistemas Óleo-hidráulicosISEL DEMDisciplina do 2º Ciclo da LicenciaturaConclusão de Cilindros Docente: Rui d’Aguiar Abril de 2005
  65. 65. CILINDROS HIDRÁULICOS
  66. 66. Sistemas Óleo-hidráulicos
  67. 67. CILINDROS HIDRÁULICOS• FÓRMULAS• Forças – Avanço = (p1 A1) – (pcA3)ηmec – Retorno = (p3A3) - (pcA1)ηmec• pc - contrapressão• Áreas – Êmbolo - A1 =0,785 (d1 )2 – Haste - A2=0,785 ( d2 )2 – Anular - A3=0,785 (d1 - d2 )2 – p- bar – F-daN – A – cm2 – d - cm
  68. 68. CILINDROS HIDRÁULICOS• FÓRMULAS – Velocidade – v=s/t – Caudal • Q=Av/10ηvol • Q=60V /t ηvol – Volume • V=As/ 10000 – Tempo de avanço • t=6As/1000Q – Q-litros/min – V-cilindrada l(litros) – s-curso mm – t-tempo seg – v-velocidade do êmbolo m/min
  69. 69. Sistemas Óleo-hidráulicosCilindro de duplo efeito
  70. 70. Academia da Força Aérea ESTMAORGÃOS de MÁQUINAS - Óleo-hidráulica – Cilindros
  71. 71. Sistemas Óleo-hidráulicos
  72. 72. Sistemas Óleo-hidráulicosÁreasÊmbolo - A1 =785x10-5 (d1)2Haste - A2=785x10-5 (d2)2Anelar - A3=785x10-5 [(d1)2-(d2)2] Velocidade de deslocamento v= 6x10-2 s / t (m/min) v=16,6 Q/ A1 (avanço- cm/min) v=16,6 Q/ A3 (retorno- cm/min) v= s/1000 t (avanço- m/s)
  73. 73. Sistemas Óleo-hidráulicosCaudalQ=Av/10 ηvolQ=60V / t ηvolVolumeV=As/ 10000Tempo de avançot=6As/1000Q ou t= 60V/Q Variação de volume em função da pressão ∆V=V∆p/E E- módulo de compressibilidade – 14000 bar
  74. 74. Sistemas Óleo-hidráulicosE- módulo de compressibilidade – 14000 barA- secção ( cm2)d- diâmetro ( mm )F- força – ( daN )p- pressão ( bar )Q- caudal ( litros/min )s- curso ( mm )t- tempo ( seg. )V- cilindrada ou volume do cilindro hidráulico ( l )v- velocidade de trabalho ( m/min )ηmec – rendimento mecânico (0,95 cilindros simples efeito, 0,9duplo efeito).ηvol - rendimento volumétrico- desprezável nos cilindroshidráulicos.
  75. 75. Sistemas Óleo-hidráulicos

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