Projeto de SHP

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Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo 
Fatec-SP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marcos Guilherme de Andrade Rufino 
19110704 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Projetos 
072 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto de conclusão do semestre – sistema óleo-hidráulico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo- SP 
2020 
Introdução 
 
Os sistemas hidráulicos são conhecidos do Homem a muitos anos, se 
provando fundamentais para o desenvolvimento, principalmente nas últimas 
décadas. 
Neste semestre o Projeto de Conclusão da disciplina SHP será o 
desenvolvimento do sistema de uma Prensa de Dobra, incluindo o 
dimensionamento e a seleção em catálogos técnicos de seus componentes 
principais (bomba, atuadores, válvulas, acessórios, etc.) e a confecção do 
circuito (diagrama) hidráulico. 
 
Sistema óleo hidráulico Alargador de Tubos 
 
Com a colocação do tubo feito por outro sistema, o atuador A será acionado 
para fixagem da peça. Logo será acionado o cilindro B, fazendo o primeiro 
alargamento, após o retorno desse cilindro, será atuado o cilindro C, 
movimentando a ferramenta, novamente será atuado o clindro B para o útimo 
alargamento e acabamento da peça recuando logo em seguida. Por fim será 
retornado o cilindro A liberando a peça finalizada. 
 
Iniciaremos com os seguintes dados: 
Pressão máxima = 210 bar 
FA= 500 kgf 
FB=2000Kgf 
FC= 200 kgf 
Curso A=C = 200 mm 
Curso B= 300 mm 
vA=vB=vC= 65 mm/s 
 
Cálculos 
Atuador A E C 
Calcularemos o valor do diâmetro do êmbolo considerando a força que será 
solicitada e a pressão adotada para encontrarmos o cilindro normalizado e 
recalcularmos a pressão de trabalho. 
𝐴𝑒 =
𝐹𝑎
𝑃
=
500(𝑘𝑔𝑓)
210(
𝑘𝑔𝑓
𝑐𝑚2
)
= 2,4𝑐𝑚² 
 
𝐴𝑒 =
𝜋. 𝐷𝑒2
4
→ 𝐷𝑒 = √
4. 𝐴𝑒
𝜋
= √
4𝑥2,4(𝑐𝑚2)
𝜋
= 1,74𝑐𝑚 → 17,4𝑚𝑚 
 
Cilindro normalizado: De=25mm e Ae=4,91cm². 
 
𝑃𝑎 =
𝐹𝑎
𝑃𝑎
=
500(𝑘𝑔𝑓)
4,91(𝑐𝑚2)
= 102 𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚⁄
2
→ 102𝐵𝑎𝑟̅̅ ̅̅ ̅ 
 
Para a seleção da haste utilizaremos o método de resistência a flambagem. 
 
𝐿𝑖 = 𝑐𝑢𝑟𝑠𝑜. 𝐹𝑐 = 200𝑥2 = 400𝑚𝑚 
 
Consultando o diagrama teremos Dh=12mm. 
 
Por fim será efetuado o cálculo da vazão necessária para o avanço com a 
velocidade pretendida. 
𝑄𝑎 = 𝑣𝐴. 𝐴𝑒 = 6,5(
𝑐𝑚
𝑠
)𝑥4,91(𝑐𝑚2) =
32𝑐𝑚3
𝑠
≡ 2 𝐿 𝑚𝑖𝑛⁄ 
 
Vazão mínima ≥ 2x2 L/min ≥ 4L/min 
 
Teremos, portanto, para os atuadores A e C cilindros normalizados: 
Ф25/12x200mm com duplo amortecimento regulável e fixação por flange 
dianteira. 
Atuador B 
Os procedimentos para os cálculos serão os mesmos. 
𝐴𝑒 =
𝐹𝑎
𝑃
=
2000(𝑘𝑔𝑓)
210(
𝑘𝑔𝑓
𝑐𝑚2
)
= 9,52𝑐𝑚² 
 
𝐴𝑒 =
𝜋. 𝐷𝑒2
4
→ 𝐷𝑒 = √
4. 𝐴𝑒
𝜋
= √
4𝑥9,52(𝑐𝑚2)
𝜋
= 3,5𝑐𝑚 → 35𝑚𝑚 
 
Cilindro normalizado: De=40mm e Ae=12,56cm². 
𝑃𝑎 =
𝐹𝑎
𝑃𝑎
=
2000(𝑘𝑔𝑓)
12,56(𝑐𝑚2)
= 160 𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚⁄
2
→ 160𝑏𝑎𝑟 
 
𝐿𝑖 = 𝑐𝑢𝑟𝑠𝑜. 𝐹𝑐 = 300𝑥2 = 600𝑚𝑚 
 
Consultando o diagrama teremos Dh=28mm. 
𝑄𝑎 = 𝑣𝐴. 𝐴𝑒 = 6,5 (
𝑐𝑚
𝑠
) 𝑥12,56𝑐𝑚2
=
82𝑐𝑚3
𝑠
 → 5𝐿 𝑚𝑖𝑛⁄ 
 
Vazão mínima=5L/ min 
Teremos, portanto, para o atuador B um cilindro normalizado: 
Ф40/28x300mm com amortecimento dianteiro regulável e fixação por engaste 
em bancada. 
Bomba 
A partir da situação de maior solicitação de vazão será calculado o volume 
geométrico para definição da bomba normalizada. 
𝑉𝑔 =
𝑄𝑏
𝑛
=
5(
𝐿
𝑚𝑖𝑛)
1750(
𝑟𝑒𝑣
𝑚𝑖𝑛)
= 2,85𝑐𝑚 ³ 𝑟𝑒𝑣⁄ 
A partir dos catálogos foi definida a bomba de engrenagens AZPW-1X 005. 
 
A partir do Vg da bomba normalizada definiremos a vazão da bomba. 
𝑄𝑏 = 𝑉𝑔. 𝑛 = 5,5 (
𝑐𝑚3
𝑚𝑖𝑛
) 𝑥1750 (
𝑟𝑒𝑣
𝑚𝑖𝑛
) = 9625
𝑐𝑚3
𝑚𝑖𝑛
→ 9,6 𝐿 𝑚𝑖𝑛⁄ 
 
Tubulação 
Para a definição da tubulação será utilizado um ábaco. 
Tubo para a linha de pressão 
A partir do ábaco adotaremos: 
Фe=12,0mm; Фi=09,0mm; v=2,50m/s - TN120090 
 
Tubo para a linha de retorno 
Фe=16,0mm; Фi=11,0mm; v=1,8m/s – TN 160110 
 
Tubo para a linha de sucção 
Фe=25,0mm; Фi=17,5mm; v=0,7m/s - TN250175 
 
Perda de carga 
Para determinarmos o motor que acionará a bomba, será efetuado o cálculo da 
perda de carga no caminho até chegar aos atuadores. 
∆𝑝𝑡 = ∆𝑝 + 𝑑𝑝 
Na tubulação (∆𝑝) 
Será adotado um comprimento de tubulação de 10m. 
∆𝑝 = 𝑓.
𝐿
𝐷
.
𝑣2. 𝛾
1884614
 
 
𝑓 =
75
𝑅
 
 
𝑅 =
𝑣. 𝐷
𝜗
=
2,50(
𝑚
𝑠
).9(𝑚𝑚)
0,55(
𝑐𝑚2
𝑠 )
= 410 
 
∆𝑝 =
75
410
𝑥(
10(𝑚)
0,9(𝑐𝑚)
)𝑥((2,50𝑥100)2(
𝑐𝑚2
𝑠
))𝑥
0,88(
𝑘𝑔𝑓
𝑑𝑚3
)
1884614
= 5,93 ̅ bar 
 
Localizada (dp) 
Consideraremos apenas a perda localizada nas válvulas direcionais. 
Serão três válvulas iguais para o acionamento de cada atuador, sendo elas: 
4/3 TN 6- Rexroth- tipo WE6 
P-A - dp=0,5bar x3= 1,5 bar 
B-T – dp=0,5bar x3= 1,5 bar 
Ao todo teremos uma perda localizada de 3 bar. 
 
Perda de carga total 
∆𝑝𝑡 = ∆𝑝 + 𝑑𝑝 = 5,93 + 3 = 8,93𝑏𝑎𝑟 
 
Potência do motor elétrico para acionamento da bomba 
𝑁 =
𝑃. 𝑄
450. 𝜂
=
(160 + 8,93)𝑥9,6
450𝑥0,8
= 4,53𝐶𝑉 → 5𝐶𝑉 
 
Volume do reservatório e área de troca de calor 
 
Potência dissipada 
𝑁𝑝 =
∆𝑝𝑡. 𝑄
450
=
8,93𝑥9,6
450
= 0,19𝑉 
 
 
Calor gerado 
𝑄 = 𝑁𝑝. 642 = 0.19𝑥642 = 121,98 𝑘𝑐𝑎𝑙 ℎ⁄ 
 
 
Volume do reservatório 
𝑉𝑟𝑒𝑠 ≥ 5. 𝑄𝑏 = 5𝑥9,6 = 48𝐿 
 
 
Área mínima de troca de calor 
𝑋 =
1. 𝑁𝑝
08𝐶𝑉𝑝
=
0,19
0,8
= 0,2𝑚² 
 
Filtro de Retorno 
Filtro escolhido a partir do catálogo adotando um fluido com viscosidade de 33 
mm²/s: ABZFR-S0040-10-1X/M-DIN Rexroth. 
 
Para o projeto teremos: 
Cilindro A e C: Ф25/12x200mm com duplo amortecimento regulável e fixação 
por flange dianteira. 
Cilindro B: Ф40/28x300mm com amortecimento dianteiro regulável e fixação 
por engaste em bancada. 
 
Tubos: 
Linha de Pressão: Фe=12,0mm; Фi=08,0mm; v=3 m/s - TN120080 
Linha de Retorno: Фe=16,0mm; Фi=13,0mm; v=1,5 m/s – TN 160130 
Linha de Sucção:Фe=20,0mm; Фi=16mm; v=1 m/s - TN200160 
 
Bomba de engrenagem externa tipo F - TN 5 - Rexroth RP 10 031/04.02- AZP 
F-1x 005. 
 
(4) válvulas direcionais 4/3 com solenoide de corrente contínua montada em 
linha- tipo WE 6 – TN 6- Rexroth RP 23 178/04.04 – 4 WE6 J 6X/ G24 
 
(1) válvula limitadora de pressão diretamente operada montagem como placa 
intermediária tipo 
ZDBD 6 e Z2DBD 6- TN 6- Rexroth RP 25 751D/04.05- Z 2 DBD s 6 DP 1XB/ 
200 
 
(3) válvula estranguladora da vazão com retorno livre geminada tipo Z2FSK 6 – 
TN 6- Rexroth RP 27 510/11.02- Z2FSK 6-2-1X/2QV 
 
Motor elétrico IV polos 1750 RPM 5,0CV 
 
Reservatório de pelo menos 50 L 
 
Com chicana de no mínimo 0.2m² 
 
Filtro de Retorno: ABZFR-S0040-10-1X/M-DIN Rexroth 
 
DIAGRAMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Anexos 
 
Tabelas de cilindros normalizados 
 
 
Diagrama hastes-flambagem Já feito 
 
 
Ábaco e tabela para tubos normalizados