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Engenharia Mecânica ·
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Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 1 Conversão de energia 2 Unidade de conversão secundária Unidade de conversão primária Unidade de limitação e controle Unidade de armazenamento e condicionamento Unidade de conversão primária 3 Classificação geral das bombas Bombas hidrodinâmicas Bombas hidrostáticas Bombas hidrodinâmicas 4 Não ocorre separação entre sucção e descarga Energia é transferida para o fluido majoritariamente na forma cinética Bombas hidrostáticas 5 Sucção e descarga são separadas O fluido succionado é confinado e transportado para a região de descarga Classificação das máquinas hidrostáticas 6 Princípio Construtivo Deslocamento Volumétrico Engrenagens Externas Fixo Internas Meialua Fixo Gerotor Fixo Fusos Fixo Palhetas Balanceada Fixo Desbalanceada Fixo ou Variável Pistões Radial Fixo ou Variável Axial Prato Inclinado Fixo ou Variável Eixo Inclinado Fixo ou Variável Bombas de engranagens externas 8 Fonte Dalla Lana 2005 Bombas de engrenagens externas 9 São as mais utilizadas em sistemas hidráulicos Robustas Pouca sensibilidade a contaminação Adaptamse a variação de viscosidade Montagem em qualquer posição Facilidade de sucção bombas Ampla faixa de frequências de rotação 83 833 rps 500 a 5000 rpm Máxima pressão de trabalho limitada entre 15 25 Mpa 150 250 bar Máximas vazões 008 95 dm3s 5 570 Lpm Bombas de engrenagens externas Distribuição de pressão e forças radiais Zona de Vedação Radial pB 0 pB 0 Fonte Dalla Lana 2005 Bombas de engranagens internas Bombas de engranagens internas 13 Funcionam de forma semelhante a de engrenagens externas Melhor vedação Maiores ângulos de sucção e descarga Melhor rendimento volumétrico Menor perda de carga Menor pulsação da vazão Menor nível de ruído Bombas de engrenagens internas Bombas de fusos ou parafusos Bombas de fusos ou parafusos 15 São utilizadas quando são requeridas vazões elevadas 0017350 dm3s 121000 Lpm Escoamento praticamente isento de pulsação Forças desbalanceadas são axiais compensáveis Maior atrito e vazamentos Apropriadas para fluidos mais viscosos Elevada frequência rotacional 167 583 rps 1000 a 3500 rpm Máxima pressão de trabalho entre 04 40 MPa 4 400 bar Bombas de palhetas Bombas de palheta Bombas de palhetas 19 Vazões de 008 10 dm3s 5 600 Lpm Frequencias de rotação 10 45 rps 600 a 2700 rpm Frequencia mínima requerida para movimentação das palhetas Máxima pressão de trabalho entre 7 21 MPa 70 210 bar Bombas desbalanceadas até 175 bar Bombas de palhetas Bombas de deslocamento variável Bombas de deslocamento variável Bombas de pistões Placa de válvulas Tambor fixo Prato rotativo Placa de válvulas Prato fixo Pistão Tambor rotativo Pistão Bomba de pistões RH 24 Vazões de 008 127 dm3s 5 760 Lpm Frequências de rotação 833 717 rps 500 4300 rpm Máxima pressão de trabalho entre 14 815 MPa 140 815 bar Bombas de pistões Bombas de pistões 25 httpswwwyoutubecomwatchvCnIP85oY3oabchannelmekanizmalar Bombas de pistões 26 httpswwwyoutubecomwatchvjcCG6yJw1FYabchannelLunchBoxSessions Curvas de operação 27 P qV P p S V q V V q Pset p P m p S V q P m p P V q V qV pPset pP Pmax p S V q P V q P p P Vs q Pset p S V q P m p P V q P m p Pset p Pmax p pP Equações fundamentais considerando perdas 28 Vazão real Perdas volumétricas ocorrem dentro das bombas e motores hidráulicos devido a existência de folgas entre os componentes e o efeito do diferencial de pressão Portanto para uma bomba a vazão entregue em sua saída é menor que a vazão teórica calculada utilizando seus dados geométricos Para motores essa relação ocorre de forma contrária o efeito dos vazamentos internos faz com que seja necessário uma vazão maior que a estimada teoricamente Equações fundamentais considerando perdas Portanto podese definir o rendimento volumétrico através da relação entre a vazão teórica e a vazão real ηvb qvbrealqvbteorico Para o motor temse ηvm qvmteoricoqvmreal 30 Torque real O atrito interno das máquinas hidráulicas fazem com que o torque também seja diferente do que o torque teórico calculado As principais perdas estão relacionadas a Torque devido ao atrito mecânico Diretamente proporcional ao diferencial de pressão e ao deslocamento volumétrico Torque devido ao atrito viscoso do fluido proporcional à viscosidade rotação e áreas ocorre entre parte móveis da máquina Torque de atrito constante Equações fundamentais considerando perdas 31 Torque de atrito Para bombas o torque real requerido é maior que o torque teórico para compensar as perda por atrito Para motores o torque real disponível no eixo é menor que o teórico devido as perdas por atrito Equações fundamentais considerando perdas 32 Os rendimentos mecânicos podem então ser definidos Equações fundamentais considerando perdas Equações fundamentais considerando perdas 33 Considerando a potência hidráulica desenvolvida em bombas e motores podese escrever a potencia útil como Para bombas Para motores Potência de acionamento 34 Para bomba é a potencia no eixo de acionamento Para o motor é a potencia hidráulica de entrada no motor Rendimento global motor e bomba Curvas reais de bombas Size 11 Cilindros hidráulicos 37 e fr p t B B A A F F t d d x M p A p A 2 2 dt dp V q dt dx A q A A V p A VA sin dt dp V q dt dx A q B B V p B VB sin Equação do movimento Equação da continuidade Curvas de desempenho Cilindros hidráulicos 38 Resistência a flambagem Euler 2 2 c J E F m f 64 2 dh J 53 f t F F 0 25 2 22 7 m t h E F c d
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Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 1 Conversão de energia 2 Unidade de conversão secundária Unidade de conversão primária Unidade de limitação e controle Unidade de armazenamento e condicionamento Unidade de conversão primária 3 Classificação geral das bombas Bombas hidrodinâmicas Bombas hidrostáticas Bombas hidrodinâmicas 4 Não ocorre separação entre sucção e descarga Energia é transferida para o fluido majoritariamente na forma cinética Bombas hidrostáticas 5 Sucção e descarga são separadas O fluido succionado é confinado e transportado para a região de descarga Classificação das máquinas hidrostáticas 6 Princípio Construtivo Deslocamento Volumétrico Engrenagens Externas Fixo Internas Meialua Fixo Gerotor Fixo Fusos Fixo Palhetas Balanceada Fixo Desbalanceada Fixo ou Variável Pistões Radial Fixo ou Variável Axial Prato Inclinado Fixo ou Variável Eixo Inclinado Fixo ou Variável Bombas de engranagens externas 8 Fonte Dalla Lana 2005 Bombas de engrenagens externas 9 São as mais utilizadas em sistemas hidráulicos Robustas Pouca sensibilidade a contaminação Adaptamse a variação de viscosidade Montagem em qualquer posição Facilidade de sucção bombas Ampla faixa de frequências de rotação 83 833 rps 500 a 5000 rpm Máxima pressão de trabalho limitada entre 15 25 Mpa 150 250 bar Máximas vazões 008 95 dm3s 5 570 Lpm Bombas de engrenagens externas Distribuição de pressão e forças radiais Zona de Vedação Radial pB 0 pB 0 Fonte Dalla Lana 2005 Bombas de engranagens internas Bombas de engranagens internas 13 Funcionam de forma semelhante a de engrenagens externas Melhor vedação Maiores ângulos de sucção e descarga Melhor rendimento volumétrico Menor perda de carga Menor pulsação da vazão Menor nível de ruído Bombas de engrenagens internas Bombas de fusos ou parafusos Bombas de fusos ou parafusos 15 São utilizadas quando são requeridas vazões elevadas 0017350 dm3s 121000 Lpm Escoamento praticamente isento de pulsação Forças desbalanceadas são axiais compensáveis Maior atrito e vazamentos Apropriadas para fluidos mais viscosos Elevada frequência rotacional 167 583 rps 1000 a 3500 rpm Máxima pressão de trabalho entre 04 40 MPa 4 400 bar Bombas de palhetas Bombas de palheta Bombas de palhetas 19 Vazões de 008 10 dm3s 5 600 Lpm Frequencias de rotação 10 45 rps 600 a 2700 rpm Frequencia mínima requerida para movimentação das palhetas Máxima pressão de trabalho entre 7 21 MPa 70 210 bar Bombas desbalanceadas até 175 bar Bombas de palhetas Bombas de deslocamento variável Bombas de deslocamento variável Bombas de pistões Placa de válvulas Tambor fixo Prato rotativo Placa de válvulas Prato fixo Pistão Tambor rotativo Pistão Bomba de pistões RH 24 Vazões de 008 127 dm3s 5 760 Lpm Frequências de rotação 833 717 rps 500 4300 rpm Máxima pressão de trabalho entre 14 815 MPa 140 815 bar Bombas de pistões Bombas de pistões 25 httpswwwyoutubecomwatchvCnIP85oY3oabchannelmekanizmalar Bombas de pistões 26 httpswwwyoutubecomwatchvjcCG6yJw1FYabchannelLunchBoxSessions Curvas de operação 27 P qV P p S V q V V q Pset p P m p S V q P m p P V q V qV pPset pP Pmax p S V q P V q P p P Vs q Pset p S V q P m p P V q P m p Pset p Pmax p pP Equações fundamentais considerando perdas 28 Vazão real Perdas volumétricas ocorrem dentro das bombas e motores hidráulicos devido a existência de folgas entre os componentes e o efeito do diferencial de pressão Portanto para uma bomba a vazão entregue em sua saída é menor que a vazão teórica calculada utilizando seus dados geométricos Para motores essa relação ocorre de forma contrária o efeito dos vazamentos internos faz com que seja necessário uma vazão maior que a estimada teoricamente Equações fundamentais considerando perdas Portanto podese definir o rendimento volumétrico através da relação entre a vazão teórica e a vazão real ηvb qvbrealqvbteorico Para o motor temse ηvm qvmteoricoqvmreal 30 Torque real O atrito interno das máquinas hidráulicas fazem com que o torque também seja diferente do que o torque teórico calculado As principais perdas estão relacionadas a Torque devido ao atrito mecânico Diretamente proporcional ao diferencial de pressão e ao deslocamento volumétrico Torque devido ao atrito viscoso do fluido proporcional à viscosidade rotação e áreas ocorre entre parte móveis da máquina Torque de atrito constante Equações fundamentais considerando perdas 31 Torque de atrito Para bombas o torque real requerido é maior que o torque teórico para compensar as perda por atrito Para motores o torque real disponível no eixo é menor que o teórico devido as perdas por atrito Equações fundamentais considerando perdas 32 Os rendimentos mecânicos podem então ser definidos Equações fundamentais considerando perdas Equações fundamentais considerando perdas 33 Considerando a potência hidráulica desenvolvida em bombas e motores podese escrever a potencia útil como Para bombas Para motores Potência de acionamento 34 Para bomba é a potencia no eixo de acionamento Para o motor é a potencia hidráulica de entrada no motor Rendimento global motor e bomba Curvas reais de bombas Size 11 Cilindros hidráulicos 37 e fr p t B B A A F F t d d x M p A p A 2 2 dt dp V q dt dx A q A A V p A VA sin dt dp V q dt dx A q B B V p B VB sin Equação do movimento Equação da continuidade Curvas de desempenho Cilindros hidráulicos 38 Resistência a flambagem Euler 2 2 c J E F m f 64 2 dh J 53 f t F F 0 25 2 22 7 m t h E F c d