Desenvolvimento e Explicação de Circuitos Hidráulicos e Pneumáticos

TRABALHO DE ACIONAMENTOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 1 Explique o funcionamento dos seguintes compressores Compressor de êmbolo com movimento linear Compressor de êmbolo Compressor de membrana diafragma Compressores de êmbolo rotativo Compressor rotativo multicelular Compressor helicoidal de dois eixos duplo parafuso Compressor Root Turbocompressores 2 Explique o funcionamento das seguintes bombas Turbo bomba ou bomba dinâmica centrifuga Bomba centrifuga radial Bomba centrifuga de fluxo misto ou helicocentrífuga Bomba centrifuga de fluxo axial ou helicoaxial Bombas volumétricas Bomba alternativa Bomba rotativa Explique o funcionamento Válvula de alívio de pressão Válvula reguladora de pressão Válvula reguladora de vazão Acumulador hidráulico Válvula de retenção 3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ACIONAMENTOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 4 1 ACONDICIONAMENTO HIDRÁULICO 11 Prática 1 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para fabricação de arruelas para seu funcionamento primeiro carrega o compartimento com os discos para a fabricação da arruela Esses discos são empurrados um a um por um atuador linear hidráulico o limite de curso desse primeiro atuador fará com que os discos fiquem logo abaixo de um segundo atuador linear hidráulico Logo após esse primeiro movimento do primeiro atuador o segundo entra em ação fazendo o furo no centro da arruela Esse furo é realizado somente por compressão não necessitando de um movimento rotativo com uma broca na ponta Essas arruelas prontas ficam em guias que as conduzem para outro lugar onde serão armazenadas Como esse processo será automático é necessária a inserção de um botão para que o equipamento seja desligado para uma realimentação do compartimento de discos e um botão de emergência para o caso de algo inesperado acontecer 5 Passos O primeiro passo é o acionamento do botão para a inicialização da operação Logos após o botão ser pressionado o primeiro atuador que será representado pela sigla L1 avança e empurra um disco para baixo do segundo atuador que será representado pela sigla L2 após esse primeiro passo de L1 o L2 inicia seu primeiro passo perfurando o disco após esse passo L2 retorna a sua posição inicial juntamente com L1 Com isso terminase o ciclo retomando todo o processo Botão de emergência quando pressionado retorna todos os atuadores para as posições iniciais interrompendo o processo enquanto o outro botão após ser pressionado pela segunda vez termina o ciclo e não inicia outro Simulação O circuito é acionado por um circuito elétrico o primeiro botão faz o acionamento normal e o segundo é o botão de emergência 6 12 Prática 2 Esboço do Equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado em câmaras frigoríficas os três ventiladores são movimentados por motores hidráulicos ligados em série Esses os ventiladores podem ser acionados da seguinte forma podese acionar um dois ou três ventiladores conforme a necessidade de resfriamento da câmara Passos O funcionamento desse circuito é bem simples Acionando o primeiro botão acionase somente a primeira válvula liberando o óleo para passar pelo primeiro motor e seguir para o tanque com isso tem o movimento de um ventilador Acionando o segundo botão acionase a duas primeiras válvulas liberando o óleo para passar pelo primeiro e segundo motor e retornando para o tanque com isso tem o movimento de dois ventiladores Acionando o terceiro botão acionase a três válvulas liberando o óleo para passar pelo primeiro segundo e terceiro motor e retornando ao tanque com isso tem o movimento de três ventiladores 7 Já o quarto botão retorna todas as válvulas para o estado inicial com isso encerrando todo processo Simulação O circuito é acionado por um circuito elétrico o primeiro botão faz o acionamento de um único motor ligando somente um ventilador o segundo aciona dois motores ou seja dois ventiladores e o terceiro aciona três motores 3 ventiladores o outro botão desliga todos os motores 8 13 Prática 3 Esboço do Equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é uma prensa hidráulica ele é utilizado para conformação de materiais laminados conseguindo dar forma a frio ao metal Na simulação a prensa e exemplificada por um pistão Como forma de segurança para evitar que o operador perca uma das mãos trabalhando com o equipamento o acionamento do equipamento é feito por dois botões um distante do outro o suficiente para não conseguir apertar os dois botões com uma das mãos Com isso não é possível que o operador acione o equipamento com uma das mãos no interior do equipamento Passos A prensa inicia seu processo após o acionamento dos dois botões ao mesmo tempo o fim do processo é determinado pelo operador Quando o operador percebe que o equipamento 9 chegou ao final de seu curso ele solta os dois botões e o equipamento volta a seu estado inicial O funcionamento é bem simples quando deseja que o equipamento funcione acionase os dois botões e quando desejar seu final é necessário liberar somente um dos botões Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com um atuador linear acionado por válvulas sendo usada uma válvula two pressure para promover segurança ao operador evitando um possível acidente quando o mesmo acionar o equipamento com apenas uma das mãos 10 14 Prática 4 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para confecção de furos em chapas metálicas para seu funcionamento primeiro o operador alimenta o circuito com uma chapa Após a chapa ser colocada na mesa o operador pressiona o botão para o início do ciclo O ciclo começa com a fixação da chapa para isso os pistões A e D chegam até o final do seu curso fixando a chapa Após o movimento dos pistões A e D a chapa já pode ser perfurada com isso os pistões B e C entram em movimento fazendo dois furos na chapa Após esse movimento de B e C os pistões B e C voltam ao seu estado inicial e após os pistões A e D retornam a sua posição inicial Passos O primeiro passo é o acionamento do botão para a inicialização da operação Logos após o botão ser pressionado os pistões A e D avançarão fazendo a fixação da chapa na mesa Após esse movimento simultâneo dos pistões A e D os pistões B e C entram em 11 movimento simultaneamente fazendo dois furos na chapa O próximo passo é o retorno dos pistões para não correr o risco da chapa ficar presa na ferramenta dos pistões B e C os pistões B e C retornam para sua posição inicial simultaneamente somente após esse passo os pistões A e D retornam para sua posição inicial Com isso o equipamento está pronto para realizar um novo ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com os quatro atuadores lineares uma bomba e dois tanques o uso de dois tanques não é necessário somente foi usado dois para facilitar a simulação Também foram usadas válvulas e conexões Foi usado o método cascata para facilitar a implementação pois o método intuitivo já se torna complicado A primeira linha faz o acionamento dos dois primeiros passos e a segunda dos dois últimos Esse circuito não necessita de acionamento elétrico 12 15 Prática 5 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para confecção de chapas em formato de U portanto são necessárias duas dobras para se conseguir tal solução O pistão A é responsável pela fixação da chapa em seguida entra em ação o pistão B que realiza a primeira dobra e logo após o pistão C realiza a segunda dobra Passos O primeiro passo é a alimentação do circuito com uma chapa essa alimentação é realizada manualmente pelo operador O próximo passo é o acionamento do botão para a inicialização da operação Logos após o botão ser pressionado o pistão A avançará fazendo a fixação da chapa à mesa Após esse o movimento o pistão B irá realiza a primeira dobra chegando até o seu limite de curso e retornando para seu estado inicial 13 Após os dois movimentos do pistão B o pistão C realizará a segunda dobra seguindo os mesmos passos do pistão B chegando até seu limite de curso e retornando para seu estado inicial Feita a segunda dobra o pistão A retorna para sua condição inicial terminando o ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com os três atuadores lineares uma bomba e dois tanques o uso de dois tanques não é necessário somente foi usado dois para facilitar a visualização da simulação Também foram usadas válvulas e conexões Foi usado o método cascata para facilitar a implementação pois o método intuitivo já se torna complicado Nesse caso foi necessário o uso de três linhas auxiliares A primeira linha faz o acionamento dos dois primeiros passos e a segunda dos dois consecutivos e a terceira dos dois últimos Esse circuito não necessita de acionamento elétrico todo acionamento é hidráulico 14 16 Prática 6 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é um elevador hidráulico muito comum em oficinas mecânicas Seu uso é simples e proporciona uma ótima visualização e acesso à parte inferior de automóveis Quando o primeiro botão é acionado o elevador iça o carro e quando o outro botão é acionado o carro desce A parada do elevador e feita em qualquer ponto que se desejar basta soltar qualquer um dos botões respeitando os limites superiores e inferiores do elevador Passos O primeiro passo é estacionar o automóvel no elevador e posicionar as pernas do elevador corretamente sob o carro Após esse posicionamento elevase o quanto se achar necessário fazse a manutenção ou inspeção que se desejar na parte inferior do carro e 15 após pressionase o outro botão para descer o automóvel Os botões podem ser acionados a qualquer momento portanto podese fazer um ajuste na altura em que o veículo sem encontra a qualquer hora e em qualquer ordem Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com os dois atuadores lineares uma bomba e um tanque Também foram usadas válvulas e conexões Um detalhe importante nesse circuito é a válvula de controle de vazão que se encontra na saída da primeira válvula A função dessa válvula é limitar a vazão de saída dos pistões evitando que a descida dos pistões seja rápida fazendo uma descida suave 16 17 Prática 7 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse esboço é de um equipamento que faz estampagem em chapas de alumínio logo após a chapa já estampada vai para uma esteira para continuar o processo O objeto marcado com a letra A é a base do pistão que realiza a estampagem o pistão B alimenta a esteira com o produto estampado e C é um motor hidráulico que movimenta a esteira Passos O primeiro passo é alimentar a mesa com o uma chapa de alumínio logo após se aciona o botão para começar o ciclo o pistão A chega até o final de seu curso e retorna estampando a peça então o pistão B chega até o final de seu curso e retorna alimentando a esteira com o produto estampado então o motor liga por 3 segundos e desliga Esse 17 tempo de 3 segundos é o tempo necessário para o deslocamento total do produto ou seja para que o próximo produto não encoste no anterior Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com os dois atuadores lineares um motor hidráulico uma bomba e um tanque Também foram usadas válvulas e conexões além do circuito elétrico para acionamento das válvulas No circuito elétrico abaixo foi usado o método passo a passo para realizar a sequência de passos Foi usado também um contador para realizar a contagem do tempo de funcionamento do motor O contador não realiza o acionamento do motor ele apenas aciona a chave que fará o acionamento da válvula solenoide somente ai se realiza o acionamento do motor 18 18 Prática 8 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse esboço é de um equipamento que faz furos em blocos de madeira e após empurra para paletes para facilitar o transporte O pistão A faz a fixação do bloco à mesa o pistão B faz o furo na peça e por último o pistão C empurra peça para o palete Passos O primeiro passo é alimentar a mesa com o bloco de madeira Logo após se aciona o botão para começar o ciclo o pistão A chega até o final de seu curso fazendo a fixação da peça à mesa em seguida o pistão B chega até o final de seu curso e retorna para posição inicial fazendo o furo na peça Em seguida o pistão A retorna para sua posição inicial liberando a peça então o pistão C chega até o final de seu curso empurrando a peça para o palete e retorna para sua posição inicial estando pronto para iniciar um novo ciclo 19 Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito hidráulico do equipamento com os três atuadores lineares uma bomba e um tanque Também foram usadas válvulas e conexões além do circuito elétrico para acionamento das válvulas No circuito elétrico abaixo foi usado o método passo a passo para realizar a sequência de passos Esse circuito realiza um passo somente se o anterior já estiver sido executado Com isso garante que os passos sejam realizados na ordem correta e que não ocorram ao mesmo tempo 20 2 ACIONAMENTO PNEUMÁTICO 21 Prática 1 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para a produção de produtos metálicos estampados Seu funcionamento é bem simples o operador alimenta o equipamento com uma chapa metálica logo após a alimentação o operador deve pressionar os dois botões utilizase dois botões para oferecer uma segurança maior ao operador pois com as duas mãos pressionando os botões não existe o perigo de perder uma das mãos no equipamento após 21 esse acionamento o equipamento realiza a estampagem Após a estampagem o operador deve liberar os botões o equipamento retorna para sua posição inicial liberando a peça estampada o operador retira a peça coloca outra chapa e inicia um novo ciclo Passos O primeiro passo é a alimentação do equipamento com a chapa metálica logo após o operador deve pressionar os dois botões para o início da operação Após os botões serem pressionados o pistão pneumático é acionado chegando até o fim de seu curso Após o operador deve liberar os botões para que o pistão retorne para sua posição inicial Ele retornando para sua posição inicial o operador deve retirar a peça estampada e colocar uma nova chapa para iniciar um novo ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com um atuador linear compressores e diferentemente do circuito hidráulico não necessita de um tanque o uso de dois compressores pode ser usado no caso prático pois para o acionamento da válvula não necessita de uma grande força então pode se usar um compressor de menor potência mas caso se desejar podese usar um compressor para fazer o acionamento das válvulas e do pistão Também foram usadas válvulas e conexões O circuito acima não necessita de um acionamento elétrico pois todo acionamento é feito de modo pneumático 22 22 Prática 2 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para diversas aplicações ele alimenta fixa e expulsa a peça depois de fixa a peça pode realizar diversas operações na peça como inspeção ou a colocação manual de tampas entre outras Depois que o operador realizar a tarefa desejada ele pressiona o botão para que o pistão alimente o circuito com mais uma peça e expulse a peça anterior e possa realizar a mesma tarefa mas em uma nova peça Passos O primeiro passo é o pressionamento do botão para alimentação do circuito e em seguida a fixação da peça seguido pela expulsão da peça anterior logo após o operador deve realizar a tarefa desejada na nova peça Após ele deve pressionar novamente o botão para que o pistão B libere a peça e o pistão A alimente o circuito com uma nova peça em 23 consequência empurrar a peça anterior a frente do pistão D e o pistão D expulsar a peça com isso o circuito está pronto para realizar um novo ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com três atuadores lineares de simples efeito e retorno por mola foi utilizado um compressor e também válvulas e conexões O circuito acima é acionado pelo circuito elétrico abaixo devido à facilidade de visualização dos passos o acionamento foi feito de forma intuitiva O primeiro passo só é iniciado após o operador pressionar o botão manual 24 23 Prática 3 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para fazer dobras em chapas metálicas a dobra é realizada em duas etapas podese realizar uma alimentação automática mas para esse trabalho será explicado com alimentação manual Na primeira figura realizase a alimentação do circuito com uma chapa na segunda figura realizase a primeira dobra na terceira figura realizase a segunda dobra e na quarta retornase a para condição inicial terminado o processo faltando somente retirar a peça dobrada Passos O primeiro passo é a alimentação do equipamento com a chapa metálica logo após o operador deve pressionar o botão para se iniciar o processo Após o botão ser pressionado 25 o primeiro pistão pneumático é acionado chegando até o fim de seu curso logo após os outros dois pistões chegam até o final do seu curso terminando isso os dois últimos pistões retornam para sua posição inicial e após o primeiro pistão retorna para sua condição inicial terminando o processo Então o operador retira a peça dobrada e o circuito está pronto para realizar um novo ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com três atuadores lineares compressores além de conexões e válvulas atenção para válvula do pistão C pois ela está invertida O circuito acima é acionado pelo circuito elétrico abaixo como os pistões B e C sempre são acionados ao mesmo tempo tanto no avanço quanto no retorno o acionamento de suas válvulas solenoides poderiam estar em paralelo mas isso não é possível pois o circuito não consegue fornecer a corrente necessária para esse acionamento 26 24 Prática 4 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para fazer a fixação de peças cilíndricas nas quais se deseja atuar Nessa imagem a duas peças cilíndricas são fixadas no equipamento para posteriormente ser realizado o encaixe de uma peça com dois furos os furos são bem justos por isso e necessário realizar uma grande força e daí a necessidade da fixação A placa que realiza a força sobre as peças é articulada e essa mobilidade faz com que as forças realizadas sobre as peças sejam iguais Essa fixação pode ser realizada não só para esse exemplo mas para qualquer operação que necessite a fixação de duas peças cilíndricas 27 Passos O primeiro passo é a alimentação do equipamento com as duas peças cilíndricas Após o operador pressiona o botão para realizar a fixação após realizada a fixação podese realizar a operação desejada na peça Terminado a atuação pressionase novamente o botão para liberar a peça então pistão retorna para sua posição inicial e a peça está liberada Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com um atuador linear compressores além de conexões e válvula Esse circuito é bem simples para seu acionamento não necessita de circuito elétrico Detalhe para o acionamento manual esse tipo de botão quando pressionado fica preso e quando pressionado novamente ele é então liberado para permitir o retorno o retorno por mola permite que a válvula retorne para sua posição inicial 28 25 Prática 5 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para a realizar o desempilhamento de chapas o princípio de funcionamento é simples como não há posição correta para a colocação das chapas foi utilizado um oscilador pneumático uma vez gira em um sentido outra no outro sentido quando a haste do oscilador está sobre a chapa a ventosa prende a chapa e o oscilador gira para o outro lado em cima da esteira nesse ponto ele solta a chapa Enquanto isso o outro lado está prendendo outra chapa gira e solta sobre a esteira com isso realizase um processo contínuo A elevação da chapa e feita eletromecanicamente por isso não será comentada nesse trabalho Passos O primeiro passo ele gira colocando o lado A sobre a chapa nesse momento a ventosa A prende a chapa enquanto a B libera a outra chapa com a chapa presa o oscilador gira e 29 coloca a parte A sobre a esteira e a parte B sobre a chapa nesse momento a ventosa A libera a chapa e a ventosa B prende a chapa esses passos vão seguindo até não haver nenhuma chapa na estação de elevação Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com um oscilador rotativo duas ventosas compressores e diferentemente do circuito hidráulico não necessita de um tanque além de válvulas e conexões O circuito acima e acionado pelo circuito elétrico abaixo as chaves manuais estão representando sensores de presença que indicam se há ou não uma nova chapa para se desempilhar 30 26 Prática 6 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para realizar dobras em chapas e posteriormente a extração das mesmas O circuito iniciase com a alimentação manual do circuito depois se aciona o equipamento ele realiza a dobra e faz a extração da peça deixando o equipamento liberado para realizar outra operação 31 Passos Primeiro passo alimentase o circuito com uma chapa depois acionase o equipamento após o acionamento o pistão duplo chega até o final de seu curso realizando a dobra em seguida retorna para sua posição inicial Após o pistão do extrator chega até o final de seu curso e retorna para sua posição inicial terminado a extração após o circuito está pronto para realizar um novo ciclo Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com dois atuadores lineares compressores e diferentemente do circuito hidráulico não necessita de um tanque foi utilizado dois compressores pois no acionamento não é necessária uma grande potência então o compressor de maior potência é utilização para a movimentação dos pistões e o de menor potência é utilizado no acionamento Também foram usadas válvulas e conexões O circuito acima não necessita de um acionamento elétrico pois todo acionamento é feito de modo pneumático Para realizar a esse acionamento se utilizou o método cascata 32 27 Prática 7 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para realizar o alinhamento de peças pois antes de embalar ou armazenar é necessário organizar as peças O princípio de funcionamento é bem simples as peças vêm em uma esteira quando acionam um sensor de presença os dois pistões chegam até o final de seu curso alinhando as peças retornam para sua posição inicial e esperam até a próxima pilha de peças interceptarem o sensor 33 Passos As peças vêm empilhadas na esteira de forma desorganizada e quando interceptam o sensor os dois pistões chegam até o final de seu curso realizando o alinhamento um detalhe é que os dois pistões têm que ser bem sincronizados caso contrário a pilha não ficará bem centralizada na esteira Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com dois atuadores lineares compressor Também foram usadas válvulas e conexões O circuito acima é acionado pelo circuito elétrico abaixo a avanço e retorno dos pistões é simultâneo Outra característica importante é que os pistões avançam até o final de seu curso permanecem nesse estado por 2 segundos com isso realizam um melhor alinhamento e depois retornam para sua posição inicial deixando a peças prosseguirem na esteira A chave manual faz o papel do sensor presente na esteira 34 28Prática 8 Esboço do equipamento Princípios de funcionamento Esse equipamento é utilizado para realizar a paletização de peças As peças são alinhadas por outro equipamento e chega próxima ao equipamento com 5 peças alinhadas As peças são presas por ventosas e levadas para o palete e soltas sobre ele em seguida um motor movimenta uma correia e que faz com que o palete se movimente nesse momento o pistão no qual as ventosas estão fixas movimentase para a outra posição para pegar novas peças pegando essas peças ele retorna para a posição anterior prosseguindo com a paletização 35 Passos As peças chegam alinhas próximas ao equipamento de paletização o pistão passa da posição B para a posição A em seguida faz a sucção pelas ventosas Logo em seguida o pistão vai da posição A para a posição B chegando em B ele libera a peça e o motor avança por cinco segundo enquanto isso pistão já retorna para posição A e já prende novas peças e fica aguardando o avanço do motor terminando o avanço ele inicia novo ciclo Esse processo é contínuo mas para ligar devese pressionar um botão para ligar e outro para rearmar o circuito e para desligar é necessário pressionar somente o mesmo botão utilizado para ligar Simulação A imagem abaixo representa a simulação do circuito pneumático do equipamento com um atuador linear motor ventosa e compressor Também foram usadas válvulas e conexões Foi utilizada somente uma ventosa para simplificação mas para a montagem devemse utilizar cinco ventosas ligas em paralelo O circuito acima é acionado pelo circuito elétrico abaixo Para esse caso foi utilizado o método passo a passo Para ligar devese pressionar o botão manual detent e em seguida pressionar manual push para realizar o rearme depois os ciclos são realizados de forma contínua enquanto para desligar devese somente pressionar o mesmo botão detent usado para ligar Quando desligado circuito termina um ciclo e para 36 Prática 9 Elaborar o circuito pneumático e relacionar os componentes a serem utilizados 37 Circuitos Eletropneumáticos Comando bimanual de um atuador de dupla ação A figura 01 representa um dispositivo para cortar chapas O avanço do atuador de dupla ação pode ser feito de dois pontos diferentes e após o deslocamento da chapa ela será cortada Ao acionar um dos botões o atuador irá retornar rapidamente Elaborar o circuito eletropneumático e relacionar os componentes a serem utilizados