Atuadores Hidráulicos: Tipos, Dimensionamento e Cálculos - Guia Completo

Facens CIRCUITOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS Atuadores Hidráulicos ATUADORES HIDRÁULICOS Definições Iniciais Os atuadores são dispositivos que tem a finalidade de transformar a energia hidráulica em energia mecânica Em outras palavras os atuadores tem a função de transformar o fluxo do fluido em deslocamento e velocidade ENERGIA HIDRÁULICA ENERGIA MECÂNICA ATUADORES HIDRÁULICOS Tipos de Atuadores Basicamente os atuadores hidráulicos podem ser divididos em Lineares cilindros Rotativos motores hidráulicos Fialho Automação Hidráulica httpswwwsolucoesindustriaiscombrempresaadministracaopublica1tecnoring componentesprodutosservicosrecuperacaodecilindroshidraulicos ATUADORES HIDRÁULICOS LINEARES Determinação dos diâmetros da haste e do pistão Para o dimensionamento dos atuadores lineares devese conhecer o diâmetro da haste para condição que não ocorra a flambagem 𝑑ℎ𝑐 4 64 𝑆 𝜆2 𝐹𝑎𝑝 𝜋3 𝐸 Sendo 𝑑ℎ𝑐 Diâmetro da haste calculada cm 𝑆 Fator de Segurança 35 𝜆 Comprimento livre de Flambagem cm 𝐹𝑎𝑝 Força de avanço do projeto N 𝐸 Módulo da elasticidade aço 21107 Ncm² CÁLCULO DO λ i i Com a especificação do comprimento livre de flambagem podese calcular o diâmetro da haste ATUADORES HIDRÁULICOS LINEARES Determinação dos diâmetros da haste e do pistão ii Com o valor do diâmetro da haste marque este valor na tabela iii Com o valor do diâmetro do pistão iv Valor do diâmetro da haste e com a força aplicada de projeto v Definição do valor da pressão de trabalho EXEMPLO 01 ESPECIFICAÇÃO DO CILINDRO HIDRÁULICO PARA UMA RAMPA DE ELEVAÇÃO DE AUTOMÓVEIS FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ADAPTADO O atuador central do mecanismo de uma rampa de elevação para automóveis em uma oficina cuja haste tem 220 cm e deve elevar uma carga total de 8tn Dimensione o diâmetro mínimo para haste e o respectivo diâmetro do cilindro Considere a fixação do caso 6 e determine a pressão de trabalho EXEMPLO 02 ESPECIFICAÇÃO DO CILINDRO HIDRÁULICO FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ADAPTADO O atuador possui uma haste de 150 cm e deve elevar uma carga total de 7500 kg Dimensione o diâmetro mínimo para haste e o respectivo diâmetro do cilindro Considere a fixação do caso 2 e determine a pressão de trabalho ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos Os atuadores rotativos são os motores hidráulicos que tem a função de converter a energia hidráulica em torque e rotação Em motores hidráulicos temse Aumento da pressão aumenta o torque Aumento da vazão aumenta a rotação Fialho Automação Hidráulica Os motores hidráulicos trabalham com Alta potência Alto torque Baixa rotação Para definição dos motores hidráulicos devese definir os seguintes parâmetros Momento de torção aplicado Rotações Vazão absorvida Potência de saída ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos Cálculo do momento de torção aplicado o número de rotações e a potência MOMENTO DE TORÇÃO APLICADO 𝑀𝑡 𝐹 𝑅 Em motores hidráulicos temse 𝑀𝑡 Momento de torção aplicado Nm 𝐹 Força da carga N 𝑅 Raio da polia m ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos NÚMERO DE ROTAÇÕES 𝑛 𝐿 𝑡 2π𝑅 Em motores hidráulicos temse 𝑛 Número de rotações RPM 𝐿 Deslocamento da carga m Δ𝑡 Variação do tempo min 𝑅 Raio da polia m Cálculo do momento de torção aplicado o número de rotações e a potência ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos POTÊNCIA 𝑁 𝑀𝑡 𝑛 9549 Em motores hidráulicos temse 𝑁 Potência kW 𝑀𝑡 Momento de torção aplicado Nm 𝑛 Rotações RPM Cálculo do momento de torção aplicado o número de rotações e a potência ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos Cálculo da vazão absorvida VAZÃO ABSORVIDA 𝑄 𝑉𝑔 𝑛 1000 𝜂𝑣 Em motores hidráulicos temse 𝑄 Vazão lmin 𝑉𝑔 Volume absorvido cm³rot 𝑛 Rotações RPM 𝜂𝑣 Rendimento volumétrico 082 09 Com o valor do torque determinase o volume absorvido Perda de carga localizada ΔPL Perda de carga em válvulas ΔPV 𝑃𝑇 𝑃𝐷 𝑃𝐿 𝑃𝑉 Sendo 𝑃𝑇 Perda de carga total bar 𝑃𝐷 Perda de carga distribuída bar 𝑃𝐿 Perda de carga localizada bar 𝑃𝑉 Perda de carga em válvula bar ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS Dimensionamento dos motores hidráulicos i Definese o torque através do momento calculado iv Definese o volume de absorção e o tamanho nominal ii Definese a rotação iii Definese a potência v Definese a vazão EXEMPLO 03 DIMENSIONAMENTO DO MOTOR HIDRÁULICO I FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ADAPTADO Dimensione o motor hidráulico sabendo que Carga 500 kg Diâmetro da polia 20 cm Deslocamento de carga 15 m Tempo de deslocamento 10s Rendimento mecânicohidráulico 092 Rendimento volumétrico 095 EXEMPLO 04 DIMENSIONAMENTO DO MOTOR HIDRÁULICO II FIALHO AUTOMAÇÃO HIDRÁULICA ADAPTADO Dimensione o motor hidráulico sabendo que Carga 300 kg Diâmetro da polia 30 cm Deslocamento de carga 125 m Tempo de deslocamento 55s Rendimento mecânicohidráulico 092 Rendimento volumétrico 095 REFERÊNCIAS FIALHO Arivelto Bustamante Automação pneumática projetos dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo SP Érica 2011 324 p ISBN 9788571949614 PRUDENTE Francesco Automação industrial pneumática teoria e aplicações Rio de Janeiro RJ LTC 2013 263 p ISBN 9788521621195 STEWART Harry L Pneumática e hidráulica 4 ed São Paulo SP Hemus 2006 255 p Coleção Hemus mecânica ISBN 9788528901084 SILVEIRA FILHO Elmo Souza Dutra da Sistemas hidráulicos e pneumáticos Porto Alegre SER SAGAH 2018 1 recurso online ISBN 9788595025158 MELCONIAN Sarkis Sistemas fluidomecânicos hidráulica e pneumática São Paulo SP Érica 2014 256 p ISBN 9788536511139 BONACORSO Nelso Gauze NOLL Valdir Automação eletropneumática 7 ed São Paulo SP Érica 2004 137 p Estudo e use Automação eletropneumática ISBN 8571944253 MOREIRA Ilo da Silva Sistemas pneumáticos automação 2 ed São Paulo SP SENAI 2012 223 ISBN 9788565418003 FIALHO Arivelto Bustamante Automação hidraúlica projetos dimensionamento e análise de circuitos 2 ed rev atual ampl São Paulo SP Érica 2004 284 p ISBN 8571948925