SHP-Aula-06-Atuadores_motores_acumuladores (1)

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<p>Sistemas hidráulicos e pneumáticos</p><p>Atuadores, motores e acumuladores</p><p>Prof. Eduardo Yuji Sakurada</p><p>Estrutura da aula</p><p>• Atuadores</p><p>• Motores hidráulicos</p><p>• Acumuladores</p><p>• Manômetro e pressostato</p><p>Atuadores</p><p>São considerados como atuadores hidráulicos os elementos que transformam a</p><p>energia de pressão e de vazão do fluido em movimento.</p><p>Podem ser:</p><p>– lineares.</p><p>– rotativos.</p><p>Força</p><p>𝐹 = 𝑝. 𝐴. 𝜂</p><p>Velocidade do êmbolo do atuador</p><p>v =</p><p>𝑄</p><p>𝐴</p><p>Área grande =</p><p>baixa velocidade e força elevada</p><p>Área pequena =</p><p>alta velocidade e pequena força</p><p>Equações – Atuador linear</p><p>Em uma determinada aplicação, a velocidade desejada da haste pode requerer uma vazão de óleo que não</p><p>seja compatível com os diâmetros das conexões padrões de entrada e saída de óleo do cilindro escolhido.</p><p>Se isto acontecer, haverá uma perda excessiva de pressão nas conexões acarretando redução da força, da</p><p>velocidade da haste, gerando turbulência e provocando choques hidráulicos.</p><p>Na tabela, encontram-se as velocidades máxima de avanço da haste, para cada diâmetro de cilindro com conexão</p><p>padrão e velocidade do óleo de 5m/s na conexão de entrada.</p><p>yuji</p><p>Text Box</p><p>0,58 m/s</p><p>0,33 m/s</p><p>0,21 m/s</p><p>Pórticos de alimentação</p><p>Os cilindros série HMI e HMD são fornecidos com pórticos</p><p>de alimentação roscados, de tamanho adequado a</p><p>aplicações de velocidades normais.</p><p>Equações – Atuador linear</p><p>• Área do atuador</p><p>𝐴 =</p><p>𝜋. 𝐷2</p><p>4</p><p>• Força</p><p>𝐹 = 𝑝. 𝐴.</p><p>• Velocidade</p><p>v =</p><p>𝐿</p><p>𝑡</p><p>o A: área</p><p>o D: diâmetro</p><p>o F: Força</p><p>o p: pressão</p><p>o : rendimento [0,90]</p><p>o v: velocidade</p><p>o L: curso</p><p>o t: tempo</p><p>V: velocidade de avanço da</p><p>haste do cilindro.</p><p>A: área do êmbolo</p><p>Segundo a NFPA (National Fluid Power Association), os sistemas hidráulicos podem</p><p>ser classificados de acordo com a pressão nominal de acordo com a tabela:</p><p>Pressão Classificação</p><p>bar psi</p><p>0 a 14 0 a 203 Sistemas de baixa pressão</p><p>14 a 35 203 a 508 Sistemas de média pressão</p><p>35 a 84 508 a 1219 Sistemas de média-alta pressão</p><p>84 a 210 1219 a 3047 Sistemas de alta pressão</p><p>Acima de</p><p>210</p><p>Acima de</p><p>3047</p><p>Sistemas de extra-alta pressão</p><p>Recomendações e equações</p><p>Pressão nominal e pressão de trabalho estimada</p><p>A partir da pressão nominal PN, deve-se obter a</p><p>pressão de trabalho estimada Ptb, que é dada pela</p><p>pressão nominal menos uma perda de carga</p><p>estimada entre 10 a 15 por cento. Assim, adotando</p><p>15%, tem-se.</p><p>𝑃𝑡𝑏 = 𝑃𝑁 − 0,15. 𝑃𝑁</p><p>𝑃𝑡𝑏 = 0,85. 𝑃𝑁</p><p>100 bar</p><p>85 bar</p><p>Recomendações e equações</p><p>𝑃𝑡𝑏 =</p><p>𝐹𝑎</p><p>𝜋.</p><p>𝐷2</p><p>4</p><p>.</p><p>𝐷 =</p><p>4. 𝐹𝑎</p><p>𝜋. 𝑃𝑡𝑏.</p><p>Diâmetro comercial  Diâmetro calculado</p><p>Recomendações e equações</p><p>• O dimensionamento do cilindro deve ser feito com base na pressão de trabalho, Ptb.</p><p>• Assim, com base na força de avanço (Fa) desejada e a pressão de trabalho (Ptb), calcula-se</p><p>o diâmetro do pistão.</p><p>Cilindro de simples ação</p><p>Diferencial</p><p>Haste passante</p><p>Cilindro de dupla ação</p><p>Amortecimento</p><p>Atuadores rotativos</p><p>São os atuadores capazes de transformar a energia hidráulica de pressão e</p><p>vazão em movimentos rotativos.</p><p>• Osciladores hidráulicos</p><p>(movimento de giro limitado)</p><p>• Motores hidráulicos</p><p>(movimento de giro ilimitado)</p><p>Oscilador de pinhão-cremalheira</p><p>Oscilador de palheta</p><p>Simbologia</p><p>Oscilador hidráulico</p><p>• Relação peso/potência reduzida em relação aos motores elétricos.</p><p>• Bom rendimento, entre 70 e 92% (motores elétricos 90 e 95%).</p><p>• Trabalho em condições adversas (ambientes com gases inflamáveis,</p><p>corrosivos, submersos em quase todos os tipos de fluido).</p><p>• Controle de velocidade facilitado (rotações entre 0,5 e 10000 rpm).</p><p>• Reversibilidade instantânea.</p><p>Características dos motores hidráulicos</p><p>A utilização de motores hidráulicos veio suprir muitas deficiências dos</p><p>motores elétricos:</p><p>• Situações com paradas e partidas constantes com carga.</p><p>• Necessidade de reversão rápida do sentido de rotação.</p><p>Características dos motores hidráulicos</p><p>Motor de engrenagens Motor de anel dentado ou</p><p>planetário de roda</p><p>Formas construtivas</p><p>Motor de palhetas</p><p>Motor de pistões</p><p>radiais de curso</p><p>múltiplo Motor de pistões</p><p>axiais de eixo</p><p>inclinado</p><p>Motor de pistões</p><p>radiais com eixo</p><p>excêntrico</p><p>Formas construtivas</p><p>Motor hidráulico</p><p>Simbologia</p><p>Momento torçor aplicado</p><p>𝑀𝑡 = 𝐹. 𝑅</p><p>𝑀𝑡 =</p><p>1,59. 𝑉𝑔. ∆𝑝. 𝜂𝑚ℎ</p><p>100</p><p>Mt = momento torçor [N.m]</p><p>Vg = volume de absorção [cm3/rotação]</p><p>p = diferencial de pressão entre a entrada e a saída [bar]</p><p>mh = rendimento mecânico-hidráulico [0,85-0,95]</p><p>Equações dos motores hidráulicos</p><p>Motor</p><p>Carga</p><p>R</p><p>Potência de saída (N) [kW]</p><p>𝑁 =</p><p>𝑀𝑡. 𝑛</p><p>9549</p><p>Mt = momento torçor [N.m]</p><p>n = rotação [RPM]</p><p>Q = vazão [lpm]</p><p>p = diferencial de pressão entre a entrada e a saída [bar]</p><p>t = rendimento total [0,70-0,85] = mh x v</p><p>𝑁 =</p><p>𝑄. Δ𝑝. 𝜂𝑡</p><p>600</p><p>𝑛 =</p><p>v</p><p>2. 𝜋. 𝑅</p><p>v = velocidade de deslocamento linear da carga [m/min]</p><p>Equações dos motores hidráulicos</p><p>Vazão absorvida (Q) [lpm]</p><p>𝑄 =</p><p>𝑉𝑔. 𝑛</p><p>1000.𝑣</p><p>Vg = volume de absorção [cm3/rotação]</p><p>n = rotação [RPM]</p><p>N = potência [kW]</p><p>v = rendimento volumétrico [0,82-0,90]</p><p>t = rendimento total [0,70-0,85] = mh x v</p><p>𝑄 =</p><p>600.𝑁</p><p>𝑝.𝑡</p><p>Equações dos motores hidráulicos</p><p>Pressão [bar]</p><p>𝑝 =</p><p>20.. 𝑀𝑡</p><p>𝑉𝑔.mh</p><p>Vg = volume de absorção [cm3/rotação]</p><p>Mt = momento torçor [N.m]</p><p>N = potência [kW]</p><p>mh = rendimento mecânico-hidráulico [0,85-0,95]</p><p>Equações dos motores hidráulicos</p><p>Equações dos motores</p><p>hidráulicos</p><p>Motor de pistões axiais com volume de</p><p>absorção fixo do tipo AA2FM</p><p>Equações dos motores</p><p>hidráulicos</p><p>Continuação ...</p><p>Uma das funções principais dos acumuladores hidráulicos é fornecer uma reserva</p><p>de fluido (pressão, vazão) para instalação.</p><p>Acumuladores</p><p>• Acumulador de peso</p><p>• Acumulador de mola</p><p>• Acumulador hidropneumático</p><p>– Bexiga</p><p>– Membrana</p><p>– Pistão</p><p>Tipos construtivos</p><p>Acumulador</p><p>de peso</p><p>Acumulador</p><p>de mola</p><p>Tipos construtivos de acumulador</p><p>Usados em aplicações especiais.</p><p>Bexiga</p><p>Membrana</p><p>Pistão</p><p>Acumuladores hidropneumáticos</p><p>Acumulador</p><p>Simbologia</p><p>Acumulador hidropneumático</p><p>O armazenamento de energia se dá por meio da compressão do gás (nitrogênio)</p><p>que é isolado do fluido hidráulico por meio de um elemento separador.</p><p>São os mais utilizados nas instalações hidráulicas.</p><p>O ar comprimido não pode ser usado por causa do perigo de explosão, devido a</p><p>mistura vapor, ar e óleo.</p><p>✓ Armazenamento de energia.</p><p>✓ Operação de emergência.</p><p>✓ Reserva de fluido.</p><p>✓ Atenuação de golpes mecânicos.</p><p>✓ Compensação de perdas.</p><p>✓ Atenuação de pulsações.</p><p>✓ Manter a pressão constante.</p><p>Principais funções</p><p>Acumuladores</p><p>hidropneumáticos</p><p>Acumuladores</p><p>hidropneumáticos</p><p>Acumuladores</p><p>hidropneumáticos</p><p>Manômetro</p><p>Acessórios</p><p>Pressostato</p>