13. Sistemas Óleo-hidráulicos
Haste passante
Os cilindros de haste passante, só são utilizados, quando se
pretende forças iguais nos dois sentidos ou aplicações
aproveitando as duas extremidades.
14. Sistemas Óleo-hidráulicos
Cilindro telescópico de simples efeito
Os cilindros telescópicos, normalmente
de simples efeito, são utilizados quando
se pretende que a posição recolhida seja
o mais curto possível (dimensão
recolhida < curso).
18. Sistemas Óleo-hidráulicos
Cilindro de duplo efeito sem amortecimento
1 - tampa da haste (anterior) 2 - corpo(3-topo e 4-tubo) 6 - haste 7 - êmbolo
8 - tampa do cilindro( posterior) 9- parafuso 10 - parafuso de purga 11 - raspador
12 - vedante da haste 13 - O-ring 14 - vedante do êmbolo
19. Sistemas Óleo-hidráulicos
– Cilindros
• Amortecimento de fim de curso
O amortecimento deve ser utilizado para velocidade maior
do que 0,3 m/seg.
20. Sistemas Óleo-hidráulicos
O amortecimento deve ser utilizado para
Cilindro com amortecimento velocidade maior do que 0,3 m/seg.
1 - tampa da haste (anterior) 2 - corpo(3-topo e 4-tubo) 6 - haste 7 – êmbolo 8 –
casquilho de amortecimento 9 - tampa do cilindro( posterior) 10 – parafuso de
regulação do amortecimento 11 – contra-porca 12 e 13 – válvula de retenção 14 -
parafuso de purga 15 - raspador 16 - vedante da haste 17 e 19 - O-ring 18 -
vedantes do êmbolo
46. Sistemas Óleo-hidráulicos
Dimensionamento
Funcional
Formulas aplicadas a
cilindros hidráulicos
Velocidade de deslocamento
v=16,6 Q/ A1 (avanço- cm/min)
v=16,6 Q/ A3 (retorno- cm/min)
-3
v= 10 s / t (avanço- m/s)
-2
v= 6x10 s / t (m/min)
47. Sistemas Óleo-hidráulicos
Dimensionamento
Funcional
O amortecimento deve ser utilizado sempre que a velocidade é igual
ou maior do que 0,3 m/seg.
O tempo de aceleração e frenagem num cilindro está
compreendido entre0,1 e 6 segundos.
49. Sistemas Óleo-hidráulicos
Corpo do cilindro
O corpo do cilindro em tubo de aço rectificado interiormente e com
um acabamento de superfície interna espelhada.
O aço ao carbono com limite elástico de 36 kg/mm2 (St 52) e
soldável.
Na tabela seguinte as pressões de serviço refere-se a :
caso I -trabalho sem choques
caso III -para choques violentos (230%).
A pressão interna máxima, (acréscimo de pressão motivados pelo
funcionamento do sistema, tal como a reversão da carga) pode
atingir 3 a 4 vezes a pressão de funcionamento normal.
50. Sistemas Óleo-hidráulicos
Corpo do cilindro
Calculo da espessura dos tubos pela fórmula de Lamé
e= (d/2 ) x [(σ+p)/( σ-p)-1]1/2
e- espessura da parede (mm)
d- diâmetro interior do cilindro (mm)
σ- tensão admissível do material (daN/mm2), valor
indicador 8 a12.
p- pressão interna máxima (bar) Pressão de projecto
51. Sistemas Óleo-hidráulicos
Espessura do tubo - Verificação da pressão máxima admissível
pmax = e×200(σe /S) /1,11×D
e- espessura da parede (mm)
σe – tensão de limite elástico
S - coeficiente de segurança ≥ 2
D - diâmetro exterior do tubo
1,11 – factor para compensar a tolerância inferior da espessura do
tubo.
pmax =3 a 4 pressão de funcionamento normal
A pressão interna máxima, (acréscimo de pressão motivados pelo
funcionamento do sistema, tal como a reversão da carga) pode atingir
3 a 4 vezes a pressão de funcionamento normal.
53. Sistemas Óleo-hidráulicos
E- módulo de compressibilidade – 14000 bar
A- secção ( cm2)
d- diâmetro ( mm )
F- força – ( daN )
p- pressão ( bar )
Q- caudal ( litros/min )
s- curso ( mm )
t- tempo ( seg. )
V- cilindrada ou volume do cilindro hidráulico ( l )
v- velocidade de trabalho ( m/min )
ηmec – rendimento mecânico (0,95 cilindros simples efeito, 0,9
duplo efeito).
ηvol - rendimento volumétrico- desprezável nos cilindros
hidráulicos.
54. Sistemas Óleo-hidráulicos
Dimensionamento
Haste
As hastes dos cilindros são normalmente executados em aço de
liga calibrados ou rectificados maciços (σe=36 kg/mm2)(St 52),
com cromagem dura superficial,
Quando se pretende grande resistência à corrosão é corrente a
utilização de aço inoxidável (AISI 410).
60. Sistemas Óleo-hidráulicos
CILINDROS HIDRÁULICOS
ENCURVADURA
Carga máx. admissível
F =Kπ2 IE/ nL2 ( kg )
k - coeficiente dependente da fixação do cilindro aos seus extremos.
I - Momento de inércia da haste (cm4 )
E - Módulo de elasticidade do material (kg/cm2 )
n - Coeficiente de segurança(valor médio 5)
L- Comprimento virtual sujeito à encurvadura ( cm)
Extr.fixo/livre - L=2 l
Extr. art./art. - L=l
Extr. fixo/art. - L=0.71 l
Extr. Fixo/fixo - L=0,5 l
-l- Comprimento real entre apoios
61. Sistemas Óleo-hidráulicos
Perdas nos cilindros
Volumétricas –pouco significativas quando os
vedantes são novos.
Mecânicas –estas perdas devem-se ao atrito dos
vedantes, raspadores, guiamentos, etc., com as
peças em movimento. Pode-se considerar um
valor genérico de 0,90 (duplo efeito) e 0,95 para
cilindros de simples efeito ou êmb. mergulhante.
62. Sistemas Óleo-hidráulicos
PROBLEMAS
Sujidade: esta pode ser transportada pelo fluído, interpondo-
se entre o embolo e o corpo, danificando os vedantes ou o
próprio corpo diminuição do ηv . O ponto de entrada
principal é pela haste do cilindro.
Calor: caso o cilindro esteja próximo de uma fonte de calor,
esta pode afectar os vedantes caso estes não sejam
apropriados.
Montagem: muitos dos problemas são motivados por
aplicações indevidas.
-cargas excêntricas
-desalinhamentos
-esforços excessivos não considerados
-faltas de guiamento
63. Sistemas Óleo-hidráulicos
Bibliografia:
Planning and Design of Hydraulic Power Systems.
Rexroth Hydraulics
Hidráulica. Teoria e aplicações
Bosch
Folhas de Sistemas Hidráulicos ISEL
Eng. Aníbal Chaves e Sousa
72. Sistemas Óleo-hidráulicos
Áreas
Êmbolo - A1 =785x10-5 (d1)2
Haste - A2=785x10-5 (d2)2
Anelar - A3=785x10-5 [(d1)2-(d2)2]
Velocidade de deslocamento
v= 6x10-2 s / t (m/min)
v=16,6 Q/ A1 (avanço- cm/min)
v=16,6 Q/ A3 (retorno- cm/min)
v= s/1000 t (avanço- m/s)
73. Sistemas Óleo-hidráulicos
Caudal
Q=Av/10 ηvol
Q=60V / t ηvol
Volume
V=As/ 10000
Tempo de avanço
t=6As/1000Q ou t= 60V/Q
Variação de volume em função da pressão
∆V=V∆p/E
E- módulo de compressibilidade – 14000 bar
74. Sistemas Óleo-hidráulicos
E- módulo de compressibilidade – 14000 bar
A- secção ( cm2)
d- diâmetro ( mm )
F- força – ( daN )
p- pressão ( bar )
Q- caudal ( litros/min )
s- curso ( mm )
t- tempo ( seg. )
V- cilindrada ou volume do cilindro hidráulico ( l )
v- velocidade de trabalho ( m/min )
ηmec – rendimento mecânico (0,95 cilindros simples efeito, 0,9
duplo efeito).
ηvol - rendimento volumétrico- desprezável nos cilindros
hidráulicos.