Aula 05 Hidraulica 05
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1
Sistemas Hidropneumáticos I
Hidráulica 05
EME-26/EME610 Aula 05 28-09-2009
Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior
UNIFEI
M
CARGA
Posição centralCarga parada
Válvula de contrabalanço
M
CARGA
Suspendendo a carga
Válvula de contrabalanço
M
CARGA
Válvula de contrabalanço
Descida da carga
2
Válvula redutora de pressão
MVálvula redutora de
pressão
Válvula de descarga
M
A válvula é ajustada
para a pressão do
acumulador.
Quando este estiver
carregado a válvula
abre e o fluxo da
bomba retorna ao
tanque nessa
pressão.
É necessário
acrescentar uma
válvula de retenção.
3
M
Válvula de descarga
A válvula é ajustada
para a pressão do
acumulador.
Quando este estiver
carregado a válvula
abre e o fluxo da
bomba retorna ao
tanque em pressão
mínima.
Sistema de Alta e Baixa Pressão (Alta-Baixa)
Comparação
Válvula limitadora de pressão
Válvula de descarga
Válvula redutora de pressão com retenção
Válvula de contrabalanço com retenção
Válvula de seqüência com retenção
Válvulas de Retenção
Observação sobre segurança: em qualquer circuito com acumulador deve haver um meio de
descarregar automaticamente quando a
máquina é desligada.
4
Válvula de retenção pilotada
CARGA
A carga só descerá quando houver pressão suficiente na linha A para desbloquear a válvula.
A B
Válvula de retenção operada por piloto geminada
CARGA
A B
Saída A1 Saída B1
Entrada A Entrada B
B1A1
A B
B1A1
A B
Válvulas de Controle de Vazão
Orifício fixo Orifício variável
Válvulas controladoras de vazão
5
Válvula controladora de vazão variável Válvula controladora de vazão variável com retenção integrada
Exemplo Método de controle Meter-In
Utilizado quando o atuador deve empurrar ou levantar
uma carga.
controle na entrada
6
Método de controle Meter-Out
Utilizado quando a carga tende a “fugir” do atuador,
como na furação.
controle na saída
Método de controle Bleed-Off
É o sistema de menor precisão.
controle em desvio
Válvula controladora de vazão com pressão compensada
Qualquer mudança na pressão antes ou depois de uma válvula afeta o
fluxo.
Nas válvula com pressão compensada essas
mudanças são neutralizadas.
Válvula controladora de vazão com pressão compensada tipo restritora
êmbolo de compensação
AB
Válvula controladora de fluxo comtemperatura e pressão compensadas
7
Interprete o esquema e compreenda seu funcionamento
M
M
Atuador avançando
M
Atuador encerra o avanço
8
M
Atuador inicia o recuo
M
Atuador recuando
M
Atuador encerra o recuo
M
Atuador inicia o avanço
9
Interprete o esquema e compreenda o
funcionamento da válvula desaceleradora
M
Posição central
Bomba trabalhando em pressão mínima
M
Recuo
Atuador move-se em velocidade máxima
M
Recuo
Atuador move-se em velocidade máxima
10
M
Avanço Inicial
Atuador move-se em velocidade máxima
M
Avanço Final
Atuador move-se em velocidade ajustada
Interprete o esquema e compreenda o
funcionamento da desaceleração com válvula
direcionalM
B1
S1
Recuo
Atuador move-se em velocidade máxima
S1
B1
11
M
B1
S1
Avanço Inicial
Atuador move-se em velocidade máxima
S1
B1
M
B1
S1
S1
Avanço Final
Atuador move-se em velocidade ajustada
B1
Recordando alguns cálculos básicos
Atuador hidráulico de dupla ação
Tempo de deslocamento:
1000[l/min] Vazão6[mm] Curso][cm Área
/s]Vazão [cm
]Volume [cmTempo [s]
2
3
3
×
××==
Velocidade de deslocamento:
6][cm Área
[l/min] Vazão
]Área [cm100
s]/Vazão [cms]/ [mVelocidade
22
3
×
=
×
=
A B
12
Cálculos básicos
A B
Volume de avanço: 2 litro (2.000 cm3)Volume de recuo: 1 litro (1.000 cm3)Vazão da bomba: 1 l/minCurso do atuador: 50 cm
Tempo de avanço: minVazão induzida no avanço: l/minVelocidade de avanço: m/minÁrea do êmbolo: cm2
Tempo de recuo: minVazão induzida no recuo: l/minVelocidade de recuo: m/minÁrea da haste: cm2
20,5
0,25
12
0,5
40
20
Um atuador telescópico elevará uma carga de 1250 kgf ao ser alimentado por um fluxo de 15
l/min.Esboce o gráfico Pressão x Tempo considerando que no instante zero o atuador está
totalmente recuado. Os diâmetros do atuador são 20, 15
e 10 cm e seus respectivos cursos são 50, 55 e 60 cm.
Exercício
Exercício
3,98
7,1
15,9
63 102 120
Circuito Regenerativo
13
M
P
A
T
Retorno em velocidade normal, pois o fluxo da bomba é dirigido para
o lado da haste.
Tempo de recuoTr = ? min1QB= 1 l/minQB= 1 l/min
QeQe
QsQs
Vazão de saídaQs = ? l/min
Vazão de entrada Qe = ? l/min1
2
Área embolo: 40 cm2
Área haste: 20 cm2
Curso: 50 cm
Velocidade de recuoVr = ? m/min0.5
l1000m1 3
×
××
m1m1cm100cm100
×××
××××
Velocidade de Retorno
ÁreaVazão
Velocidade =
][cm 20[l/min] 1
2= 2cmmin20l 1××
×=
min m/5.0Velocidade =
2cmmin20l 1××
×=
min2m 1
×
×=
M
P
A
T
Circuito Regenerativo
Avanço em velocidade
acelerada, pois o fluxo da bomba é
direcionado para o lado da cabeça do pistão e é somado ao fluxo induzido que sai do lado da
haste.
M
P
A
T
Circuito Regenerativo
Qs
Qe
Tempo de avançoTa = ? min
Vazão de saídaQs = ? l/min
Vazão de entrada Qe = ? l/min
1
2
1
QB= 1 l/minQB= 1 l/min
Velocidade de avançoVa = ? m/min0.5
14
Velocidade de Avanço
Circuito Regenerativo 2:1
l1000m1 3
×
××
êmbolo do Áreabomba da Vazão2
Velocidade×
=
][cm 40[l/min] 12
2
×= 2cmmin40
l 12××
××=
min m/5.0Velocidade =
2cmmin40l 12
××
××=
min4m 2
×
×=
m1m1cm100cm100
×××
××××
Velocidade de Avanço = Velocidade de recuo
pois: área do êmbolo = 2 x área da haste
M
P
A
T
Circuito Regenerativo
Quando a relação de áreas entre
pistão e eixo é 2:1 a velocidade de
avanço será igual à velocidade de
retorno.A força de avanço
fica reduzida à metade, ou seja,
igual a de retorno.
Circuito Regenerativo
Va
QsQe
QB
QsQQe B += 1
VaAcQs ×= 2
VaAeQe ×= 3
Aêmbolo
Acoroa
Circuito Regenerativo
AcQs
Va =
AcQsAe
Qe×
=
De 2:
AeQe
Va =
De 3: AeQe
AcQs
=
Chamando a relação entre áreas de K, tem-se:
AcAe
K = 8QsKQe ×=7
5
6
15
Circuito RegenerativoTem-se:
6QsKQe ×=
7
QsQQe B += 1QsQQsK B +=×
BQQsQsK =−×
BQ)1K(Qs =−×
1KQ
Qs B−
=
Circuito RegenerativoTem-se agora:
7
QsQQe B += 1
1KQ
QQe BB
−
+=
1KQ
Qs B−
=
1KQ)1K(Q
Qe BB−
+−×=
1KQ)1K(Q
Qe BB−
+−×=
1KKQ
Qe B−
×= 8
Circuito RegenerativoDessa forma tem-se:
)1K(AcQ
Va B−×
=AcQs
Va = 5
71K
QQs B
−
=
Ou:
AeQe
Va = 6
1KKQ
Qe B−
×= 8
)1K(AeKQ
Va B−×
×=
Ac)1K(AeAeQB
×−×
×=
Circuito Regenerativo
Dados: QB, Ac e Ae
)1K(AcQ
Va B−×
=
AcAe
K =
Resumindo:
1KQ
Qs B−
=
1KKQ
Qe B−
×=
Se relação 2:1 (Ae=2*Ac):
AcQ
Va B=2K = BQQs = BQ2Qe ×=
Neste caso a área da coroa circular (Ac) será igual a área da haste (Ah)
16
Acionamento em circuito aberto
Acionamento em circuito abertoDeslocamento da bomba igual ao do motor: velocidade e torque de saída serão quase idênticos ao de entrada.
Deslocamento da bomba é metade do motor: velocidade de saída é metade da entrada e o torque o dobro.
1. Reversão instantânea do eixo do motor.
2. Ficar carregado por períodos muito grandes sem danos.
3. Controle de torque em toda a sua faixa de velocidade.
4. Frenagem dinâmica conseguida facilmente.
5. Relação peso-potência aproximada de 0,22 kg/HP para motores hidráulicos e de 4,5 kg/HP para motores elétricos.
Motor Hidráulico x Motor ElétricoAlgumas vantagens dos motores hidráulicos sobre
os elétricos:
Acionamento em circuito fechado
17
Acionamento em circuito fechado
M
Acionamento em circuito fechado
M
Válvulas Proporcionais
Válvulas Proporcionais
São válvulas que podem ser posicionadas em
infinitas posições, podendo ser direcionais,
limitadoras de pressão e reguladoras de vazão,
entre outras.
18
Válvulas ProporcionaisControle de vazão
Direcionais
Válvula Direcional Proporcional
São válvulas direcionais que, além de
controlar a quantidade do fluxo, também
controlam a sua direção.
Válvula Direcional Proporcional Válvula Direcional Proporcional1. Estágio da válvula piloto
servo controlada;
2. Circuito eletrônico de controle;
3. Transdutor de posição (LVDT);
4. Estágio principal (válvula direcional).
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LVDT?Linear Variable Differential Transformer (Transformador Diferencial
Variável Linear).
Sensor para medição de deslocamento linear baseado em três bobinas e um núcleo. A saída é proporcional ao deslocamento do
núcleo, que está fixado com o que se deseja medir.
Válvula Direcional Proporcional
UNIFEI