ExerciciosPneum2014

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EXERCÍCIOS DIMENSIONAMENTO CILINDROS PNEUMÁTICOS 
 
Exemplo de cálculo de força 
1) Calcular a força exercida no avanço e no retomo de um cilindro de 7,62 cm 
(3") de diâmetro de pistão e 3,81 cm (1 ½") de diâmetro de haste, sabendo que 
a pressão fornecida é de 210 bárias. 
1bar= 1,019 Kgf/cm2 
 
Como podemos observar a força de retomo F2 é menor do que a força de 
avanço F1. Isso se explica devido ao fato de que para uma mesma pressão 
temos uma área de pistão (onde atuará a pressão no avanço) maior do que a 
área da: coroa (onde a mesma pressão atua no retomo). 
Observemos também que, se a relação de área for 2:1, por exemplo, Ap = 
50 cm2 e Ac = 25 cm2 a relação entre as forças para uma mesma pressão 
também será de 2:1, se F1 = 3000 kgf, F2 será igual a 1500 kgf. 
 
 
Exemplo de cálculo de pressão 
2) Calcular a pressão necessária para se obter uma força de 15 toneladas força 
no avanço de um cilindro de diâmetro de pistão igual a 10,16 centímetros (4"). 
 
 
Exemplo de cálculo de área de pistão, haste e coroa e diâmetro do pistão 
e da haste. 
3) Para uma pressão de 210 bar obter uma força de avanço de 30 toneladas 
força e outra de retomo de 23 toneladas força. Calcule as áreas de pistão, 
haste e coroa e diâmetro de pistão e haste para que isso possa ocorrer. 
 
O que ocorre na prática 
O que geralmente acontece é que a partir de uma força que precisamos, 
adotamos uma pressão igual a 70, 140 ou 210 bárias (geralmente adotamos 70 
ou 210 bárias conforme a força que necessitamos) e, calculamos a área 
determinando o diâmetro. Uma vez calculado o diâmetro, procuramos o 
diâmetro comercial superior mais próximo e calculamos a nova pressão 
necessária (NP) a função de verificarmos se pressão será suficiente, e não irá 
trabalhar sempre na pressão máxima. 
Caso o diâmetro de pistão calculado for maior do que 25,4 cm, ou seja 10 
polegadas, dividimos a força por dois ou três e como resultado usaremos dois 
ou três cilindros cuja soma das forças será igual àquela que necessitamos com 
maior economia, considerando o espaço disponível e a disposição da máquina 
na escolha dessa solução 
 
 
4) Calcular o cilindro de retorno automático que tenha de ter uma força de 
avanço de 5000 kgf e outra de retorno de 2000 kgf. 
P= 70 bar 
Obs.: Quanto menor for diâmetro da haste maior será a força de retorno, pois 
aumentamos área da coroa. 
Na prática: Adotamos um cilindro de 4“ (10,16cm) de diâmetro de pistão e 21/2” 
de diâmetro de haste. 
 
 
5) Calcular o diâmetro de uma prensa de chapas de 2,20 cm de espessura, 
sabendo que a força necessária a prensagem será de 150 toneladas força. 
P=214bar Obs.: atenção ao diâmetro de pistão máximo de 10” 
 
 
6) Sabendo que para efetuar uma força de avanço de 6000 kgf, precisamos de 
um cilindro de diâmetro de pistão igual a 10,16 cm e uma força de retorno de 
2000 kgf. O cálculo nos forneceu um diâmetro de haste igual a 3,81 cm. 
Calcular as vazões necessárias para o avanço e retorno do cilindro, sabendo 
que o curso do mesmo é de 50 mm e o tempo de ida é de 3 segundos e o 
retorno é igual a 1,5 s. 
 
 
7) Calcular a vazão necessária para que um cilindro de 12,7 cm de diâmetro de 
pistão e 7,62 cm de diâmetro de haste com curso de 300 mm e faça 3 peças 
por minuto. 
Cálculo da velocidade e tempo 
8) Sabendo que um cilindro de 17,78 cm de diâmetro de pistão e 8,89 cm de 
diâmetro de haste, recebe uma vazão de 113,5 L/min, calcular as velocidades e 
tempos de avanço e retorno. Dado o curso do cilindro igual a 400 mm. 
 
 
Exemplo de calculo de área e diâmetro 
9) Sabendo que o cilindro de curso igual a 370 mm leva 3 segundos para 
avançar e 2 segundos para retornar a partir de uma vazão fornecida de 102,20 
L/min, calcular as áreas de pistão, coroa e haste, assim como, os respectivos 
diâmetros para que isso ocorra. 
 
Como pudemos observar até aqui, a velocidade de retorno é maior do que a 
velocidade de avanço e o tempo de retorno é menor do que o tempo de 
avanço. Isso se explica devido que para uma mesma vazão e curso, o volume 
de ar a ser introduzido no avanço será bem maior que o do retorno. 
Quando quisermos velocidades e tempos iguais no avanço e no retorno, 
lançamos mão do cilindro de haste dupla. Pode-se notar quando a relação da 
área do pistão/haste é de 2:1 a velocidade de avanço e retrocesso também 
será de 2:1. 
Na prática quando temos o cilindro já calculado partimos para o cálculo da 
vazão mínima que precisaremos para executar o trabalho. Em outras palavras, 
quando o cálculo do cilindro, determinamos a pressão em que o compressor irá 
trabalhar, para depois escolhermos o compressor ideal a partir do cálculo de 
vazão. 
 
 
10) Calcular a vazão necessária para que um cilindro de uma máquina injetora, 
de um curso igual a 400 mm, 10,16 cm de diâmetro e 6,35 cm de haste, efetue 
a injeção de cinco peças por minuto. 
 
Se não existir um compressor que possua estas especificações, escolhemos 
um com vazão maior, e regulamos a vazão através de uma válvula reguladora 
de vazão. 
11) Calcular a vazão necessária para um cilindro de uma prensa hidráulica, de 
500 mm de curso e diâmetro de pistão de 15,24 cm e haste de 5,08 cm de 
forma que gaste 10 segundos para o avanço 5 s para o retorno, um tempo total 
de 15s (avanço+retorno).