{"id":30904,"date":"2024-10-08T09:04:57","date_gmt":"2024-10-08T09:04:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30904"},"modified":"2024-12-23T05:56:07","modified_gmt":"2024-12-23T05:56:07","slug":"bending-machine-hydraulic-system","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/pt\/bending-machine-hydraulic-system\/","title":{"rendered":"Projeto inovador de sistema hidr\u00e1ulico para m\u00e1quina de dobra"},"content":{"rendered":"

No meu trabalho com m\u00e1quinas de dobra<\/a>Aprendi a apreciar o design complexo do sistema hidr\u00e1ulico que as aciona. O sistema hidr\u00e1ulico \u00e9 vital para obter dobras precisas e garantir que a m\u00e1quina opere suavemente sob cargas vari\u00e1veis. Ao compreender os aspectos de design do sistema hidr\u00e1ulico da dobradeira, posso otimizar o desempenho e solucionar problemas com mais efic\u00e1cia. Neste artigo, explorarei os principais componentes e considera\u00e7\u00f5es de design dos sistemas hidr\u00e1ulicos em m\u00e1quinas de dobra<\/a>, compartilhando insights que podem aumentar a efici\u00eancia e a confiabilidade nos processos de fabrica\u00e7\u00e3o de metal.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

O m\u00e1quina de dobrar<\/a> Pertence a um tipo de m\u00e1quina de forjamento. Desempenha um papel importante na ind\u00fastria de processamento de metais. Os produtos s\u00e3o amplamente aplicados em: ind\u00fastria leve, avia\u00e7\u00e3o, transporte mar\u00edtimo, metalurgia, instrumentos, eletrodom\u00e9sticos, produtos de a\u00e7o inoxid\u00e1vel, constru\u00e7\u00e3o de estruturas de a\u00e7o e ind\u00fastrias de decora\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

O sistema hidr\u00e1ulico utiliza bomba de pist\u00e3o com compensa\u00e7\u00e3o de press\u00e3o para fornecer \u00f3leo, controle de retorno de \u00f3leo por acelerador e uso racional de energia. O cilindro hidr\u00e1ulico vertical utiliza medidas de balanceamento e travamento, garantindo uma opera\u00e7\u00e3o segura e confi\u00e1vel. Ao mesmo tempo, os cilindros hidr\u00e1ulicos, assim como seus componentes, possuem grande for\u00e7a de fixa\u00e7\u00e3o e cisalhamento. O sistema possui bom desempenho quando submetido a um processo de cisalhamento com o material da placa.<\/p>\n\n\n\n

O projeto do sistema hidr\u00e1ulico, do sistema de cisalhamento de chapa met\u00e1lica e do sistema de esta\u00e7\u00f5es de bombeamento hidr\u00e1ulico inclui o projeto do circuito e a estrutura da esta\u00e7\u00e3o de bombeamento, o layout e alguns componentes n\u00e3o padronizados. No processo de projeto, obt\u00e9m-se uma estrutura compacta, um layout racional e uma fabrica\u00e7\u00e3o simples.<\/p>\n\n\n\n

Vis\u00e3o geral do sistema hidr\u00e1ulico<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Qualquer meio (l\u00edquido ou gasoso) que flua naturalmente ou possa ser for\u00e7ado a fluir pode ser usado para transmitir energia em um sistema de energia fluida. O fluido mais antigo utilizado foi a \u00e1gua, da\u00ed o nome hidr\u00e1ulica ter sido aplicado a sistemas que utilizam l\u00edquidos. Na terminologia moderna, hidr\u00e1ulica implica um circuito que utiliza \u00f3leo mineral. A Figura 1-1 mostra uma unidade de energia b\u00e1sica para um sistema hidr\u00e1ulico.<\/p>\n\n\n\n

(Observe que a \u00e1gua est\u00e1 retornando com for\u00e7a no final dos anos 90; e alguns sistemas de energia fluida hoje operam at\u00e9 mesmo com \u00e1gua do mar.) O outro fluido comum em circuitos de energia fluida \u00e9 o ar comprimido. Como indicado na Figura 1-2, o ar atmosf\u00e9rico \u2014 comprimido de 7 a 10 vezes \u2014 est\u00e1 prontamente dispon\u00edvel e flui facilmente por canos, tubos ou mangueiras para transmitir energia e realizar trabalho. Outros gases, como nitrog\u00eanio ou arg\u00f4nio, poderiam ser usados, mas s\u00e3o caros para produzir e processar.<\/p>\n\n\n\n

A energia \u00e9 o assunto menos compreendido pela ind\u00fastria em geral. Na maioria das usinas, h\u00e1 poucas pessoas com responsabilidade direta pelo projeto ou manuten\u00e7\u00e3o de circuitos de energia fluida. Frequentemente, mec\u00e2nicos gerais realizam a manuten\u00e7\u00e3o de circuitos de energia fluida que foram originalmente projetados por um vendedor de distribuidores de energia fluida. Na maioria das instala\u00e7\u00f5es, a responsabilidade pelos sistemas de energia fluida faz parte da descri\u00e7\u00e3o do cargo de engenheiros mec\u00e2nicos. O problema \u00e9 que engenheiros mec\u00e2nicos normalmente recebem pouco ou nenhum treinamento em energia fluida na faculdade, portanto, est\u00e3o mal equipados para desempenhar essa fun\u00e7\u00e3o. Com um treinamento modesto em energia fluida e trabalho mais do que suficiente para lidar, o engenheiro frequentemente depende da experi\u00eancia de um distribuidor de energia fluida. <\/p>\n\n\n\n

Para receber um pedido, o vendedor do distribuidor tem o prazer de projetar o circuito e, frequentemente, auxilia na instala\u00e7\u00e3o e na partida. Esse arranjo funciona razoavelmente bem, mas, \u00e0 medida que outras tecnologias avan\u00e7am, a pot\u00eancia fluida est\u00e1 sendo reduzida em muitas fun\u00e7\u00f5es da m\u00e1quina. H\u00e1 sempre uma tend\u00eancia a usar o equipamento mais compreendido pelos envolvidos.<\/p>\n\n\n\n

Cilindros e motores de pot\u00eancia fluida s\u00e3o compactos e possuem alto potencial energ\u00e9tico. Eles cabem em espa\u00e7os pequenos e n\u00e3o sobrecarregam a m\u00e1quina. Esses dispositivos podem ficar parados por longos per\u00edodos, s\u00e3o instantaneamente revers\u00edveis, t\u00eam velocidade infinitamente vari\u00e1vel e frequentemente substituem conex\u00f5es mec\u00e2nicas a um custo muito menor. Com um bom projeto de circuito, a fonte de alimenta\u00e7\u00e3o, as v\u00e1lvulas e os atuadores funcionar\u00e3o com pouca manuten\u00e7\u00e3o por longos per\u00edodos. As principais desvantagens s\u00e3o a falta de conhecimento do equipamento e o projeto inadequado do circuito, o que pode resultar em superaquecimento e vazamentos. <\/p>\n\n\n\n

O superaquecimento ocorre quando a m\u00e1quina consome menos energia do que a unidade de pot\u00eancia fornece. (O superaquecimento geralmente \u00e9 f\u00e1cil de projetar fora de um circuito.) O controle de vazamentos consiste em usar conex\u00f5es de O-ring com rosca reta para fazer conex\u00f5es de tubos ou mangueiras e conex\u00f5es de flange SAE com tubos de tamanhos maiores. Projetar o circuito para opera\u00e7\u00e3o com choque m\u00ednimo e refrigera\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m reduz vazamentos.<\/p>\n\n\n\n

Uma regra geral a ser usada na escolha entre sistemas hidr\u00e1ulicos ou pneum\u00e1ticos para cilindros \u00e9: se a for\u00e7a especificada exigir um di\u00e2metro interno do cilindro de ar de 4 ou 5 polegadas ou maior, escolha o sistema hidr\u00e1ulico. A maioria dos circuitos pneum\u00e1ticos tem pot\u00eancia inferior a 3 hp porque a efici\u00eancia da compress\u00e3o de ar \u00e9 baixa. Um sistema que requer 10 hp para o sistema hidr\u00e1ulico usaria aproximadamente 30 a 50 cavalos de pot\u00eancia do compressor de ar. <\/p>\n\n\n\n

Circuitos de ar s\u00e3o mais baratos de construir porque n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio um motor prim\u00e1rio separado, mas os custos operacionais s\u00e3o muito maiores e podem compensar rapidamente os baixos custos com componentes. Um cilindro de ar com di\u00e2metro interno de 20 pol. poderia ser econ\u00f4mico se ele ciclasse apenas algumas vezes por dia ou fosse usado para manter a tens\u00e3o e nunca ciclasse.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Tanto os circuitos pneum\u00e1ticos quanto os hidr\u00e1ulicos s\u00e3o capazes de operar em \u00e1reas perigosas quando utilizados com controles l\u00f3gicos pneum\u00e1ticos ou controles el\u00e9tricos \u00e0 prova de explos\u00e3o. Com certas precau\u00e7\u00f5es, cilindros e motores de ambos os tipos podem operar em atmosferas de alta umidade... ou mesmo debaixo d'\u00e1gua.<\/p>\n\n\n\n

Ao usar fluidos hidr\u00e1ulicos perto de alimentos ou suprimentos m\u00e9dicos, \u00e9 melhor canalizar os exaustores de ar para fora da \u00e1rea limpa e usar um fluido de base vegetal para circuitos hidr\u00e1ulicos.<\/p>\n\n\n\n

Algumas aplica\u00e7\u00f5es exigem a rigidez dos l\u00edquidos, por isso pode parecer necess\u00e1rio o uso de sistemas hidr\u00e1ulicos nesses casos, mesmo com baixa necessidade de energia. Para esses sistemas, use uma combina\u00e7\u00e3o de ar para a<\/p>\n\n\n\n

Fonte de energia e \u00f3leo como fluido de trabalho para reduzir custos e ainda ter controle sem esfor\u00e7o, com op\u00e7\u00f5es de parada e reten\u00e7\u00e3o precisas. Sistemas de tanque de ar-\u00f3leo, sistemas de cilindros tandem, cilindros com controles integrados e intensificadores s\u00e3o alguns dos componentes dispon\u00edveis.<\/p>\n\n\n\n

A raz\u00e3o pela qual os fluidos podem transmitir energia quando contidos \u00e9 melhor explicada por um homem do s\u00e9culo XVII chamado Blaise Pascal. A Lei de Pascal \u00e9 uma das leis b\u00e1sicas da pot\u00eancia dos fluidos. Esta lei diz: A press\u00e3o em um corpo confinado de fluido atua igualmente em todas as dire\u00e7\u00f5es e em \u00e2ngulos retos com as superf\u00edcies que o cont\u00eam. Outra maneira de dizer isso \u00e9: Se eu fizer um furo em um recipiente ou tubula\u00e7\u00e3o pressurizada, obterei PSO. PSO significa press\u00e3o esguichando e perfurando uma tubula\u00e7\u00e3o de l\u00edquido pressurizado, voc\u00ea se molhar\u00e1. A Figura 1-3 mostra como esta lei funciona em uma aplica\u00e7\u00e3o de cilindro.<\/p>\n\n\n\n

O \u00f3leo de uma bomba flui para um cilindro que est\u00e1 elevando uma carga. A resist\u00eancia da carga faz com que a press\u00e3o se acumule dentro do cilindro at\u00e9 que a carga comece a se mover. Enquanto a carga est\u00e1 em movimento, a press\u00e3o em todo o circuito permanece praticamente constante. O \u00f3leo pressurizado tenta escapar da bomba, da tubula\u00e7\u00e3o e do cilindro, mas esses mecanismos s\u00e3o fortes o suficiente para conter o fluido. Quando a press\u00e3o contra a \u00e1rea do pist\u00e3o se torna alta o suficiente para superar a resist\u00eancia da carga, o \u00f3leo for\u00e7a a carga a se mover para cima. A compreens\u00e3o da Lei de Pascal facilita a compreens\u00e3o de como todos os circuitos hidr\u00e1ulicos e pneum\u00e1ticos funcionam.<\/p>\n\n\n\n

Observe dois pontos importantes neste exemplo. Primeiro, a bomba n\u00e3o produziu press\u00e3o; ela apenas produziu vaz\u00e3o. Bombas nunca produzem press\u00e3o. Elas apenas produzem vaz\u00e3o. A resist\u00eancia \u00e0 vaz\u00e3o da bomba causa press\u00e3o. Este \u00e9 um dos princ\u00edpios b\u00e1sicos da pot\u00eancia fluida, de suma import\u00e2ncia para a solu\u00e7\u00e3o de problemas em circuitos hidr\u00e1ulicos. Suponha que uma m\u00e1quina com a bomba funcionando apresente quase 0 psi em seu man\u00f4metro. Isso significa que a bomba est\u00e1 com defeito? Sem um medidor de vaz\u00e3o na sa\u00edda da bomba, os mec\u00e2nicos podem trocar a bomba, pois muitos deles acreditam que as bombas produzem press\u00e3o. <\/p>\n\n\n\n

O problema com este circuito pode ser simplesmente uma v\u00e1lvula aberta que permite que todo o fluxo da bomba v\u00e1 diretamente para o tanque. Como o fluxo de sa\u00edda da bomba n\u00e3o encontra resist\u00eancia, um man\u00f4metro mostra pouca ou nenhuma press\u00e3o. Com um medidor de vaz\u00e3o instalado, seria \u00f3bvio que a bomba estava funcionando corretamente, e outras causas, como um caminho aberto para o tanque, devem ser identificadas e corrigidas.<\/p>\n\n\n\n

Outra \u00e1rea que demonstra o efeito da Lei de Pascal \u00e9 a compara\u00e7\u00e3o entre alavancagem hidr\u00e1ulica e mec\u00e2nica. A Figura 1-4 mostra como ambos os sistemas funcionam. Em ambos os casos, uma for\u00e7a grande \u00e9 compensada por uma for\u00e7a muito menor devido \u00e0 diferen\u00e7a no comprimento do bra\u00e7o da alavanca ou na \u00e1rea do pist\u00e3o. Observe que a alavancagem hidr\u00e1ulica n\u00e3o se restringe a uma determinada dist\u00e2ncia, altura ou localiza\u00e7\u00e3o f\u00edsica, como ocorre com a alavancagem mec\u00e2nica. <\/p>\n\n\n\n

Esta \u00e9 uma vantagem decisiva para muitos mecanismos, pois a maioria dos projetos que utilizam energia fluida ocupa menos espa\u00e7o e n\u00e3o se restringe a considera\u00e7\u00f5es de posi\u00e7\u00e3o. Um cilindro, atuador rotativo ou motor fluido com for\u00e7a ou torque quase ilimitados pode empurrar ou girar diretamente o elemento da m\u00e1quina. Essas a\u00e7\u00f5es requerem apenas linhas de fluxo de e para o atuador e dispositivos de feedback para indicar a posi\u00e7\u00e3o. A principal vantagem da atua\u00e7\u00e3o por articula\u00e7\u00e3o \u00e9 o posicionamento preciso e a capacidade de controle sem feedback.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 primeira vista, pode parecer que a alavanca mec\u00e2nica ou hidr\u00e1ulica \u00e9 capaz de economizar energia. Por exemplo: 18.000 kg s\u00e3o mantidos no lugar por 4.500 kg na Figura 1-4. No entanto, observe que a propor\u00e7\u00e3o entre as \u00e1reas dos bra\u00e7os da alavanca e do pist\u00e3o \u00e9 de 4:1. Isso significa que, ao adicionar for\u00e7a extra, digamos, ao lado de 4.500 kg, ele abaixa e o lado de 18.000 kg sobe. Quando o peso de 4.500 kg desce uma dist\u00e2ncia de 25 cm, o peso de 18.000 kg sobe apenas 6 cm.<\/p>\n\n\n\n

Trabalho \u00e9 a medida de uma for\u00e7a que se desloca ao longo de uma dist\u00e2ncia. (Trabalho = For\u00e7a X Dist\u00e2ncia). O trabalho geralmente \u00e9 expresso em libras-p\u00e9 e, como a f\u00f3rmula indica, \u00e9 o produto da for\u00e7a em libras pela dist\u00e2ncia em p\u00e9s. Quando um cilindro levanta uma carga de 20.000 lb por uma dist\u00e2ncia de 10 p\u00e9s, o cilindro realiza 200.000 ft-lb de trabalho. Essa a\u00e7\u00e3o pode ocorrer em tr\u00eas segundos, tr\u00eas minutos ou tr\u00eas horas sem alterar a quantidade de trabalho.<\/p>\n\n\n\n

Quando um trabalho \u00e9 realizado em um determinado tempo, ele \u00e9 chamado de pot\u00eancia. {Pot\u00eancia = (For\u00e7a X Dist\u00e2ncia) \/ Tempo.} Uma medida comum de pot\u00eancia \u00e9 o cavalo-vapor \u2013 um termo usado desde os prim\u00f3rdios, quando a maioria das pessoas conseguia se identificar com a for\u00e7a de um cavalo. Isso permitiu que a pessoa m\u00e9dia avaliasse novos meios de pot\u00eancia, como a m\u00e1quina a vapor. Pot\u00eancia \u00e9 a taxa de realiza\u00e7\u00e3o de trabalho. Um cavalo-vapor \u00e9 definido como o peso em libras (for\u00e7a) que um cavalo poderia levantar um p\u00e9 (dist\u00e2ncia) em um segundo (tempo). Para o cavalo m\u00e9dio, isso acabou sendo 550 libras por p\u00e9 em um segundo. Alterando o tempo para 60 segundos (um minuto), normalmente \u00e9 expresso como 33.000 ft-lb por minuto.<\/p>\n\n\n\n

N\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio considerar a compressibilidade na maioria dos circuitos hidr\u00e1ulicos, pois o \u00f3leo s\u00f3 pode ser comprimido em quantidades muito pequenas. Normalmente, os l\u00edquidos s\u00e3o considerados incompress\u00edveis, mas quase todos os sistemas hidr\u00e1ulicos apresentam algum ar aprisionado. As bolhas de ar s\u00e3o t\u00e3o pequenas que nem mesmo pessoas com boa vis\u00e3o conseguem v\u00ea-las, mas essas bolhas permitem uma compressibilidade de aproximadamente 0,5% por 1000 psi. <\/p>\n\n\n\n

Aplica\u00e7\u00f5es de sistemas hidr\u00e1ulicos onde essa pequena compressibilidade tem um efeito adverso incluem: intensificadores ar-\u00f3leo de curso \u00fanico; sistemas que operam em ciclos muito altos; servossistemas que mant\u00eam posicionamento ou press\u00f5es pr\u00f3ximas da toler\u00e2ncia; e circuitos que cont\u00eam grandes volumes de fluido. Neste livro, ao apresentar circuitos onde a compressibilidade \u00e9 um fator, ela ser\u00e1 apontada, juntamente com maneiras de reduzi-la ou permiti-la.<\/p>\n\n\n\n

Outra situa\u00e7\u00e3o que faz parecer que h\u00e1 mais compressibilidade do que o mencionado anteriormente \u00e9 quando canos, mangueiras e tubos cil\u00edndricos se expandem quando pressurizados. Isso requer mais volume de fluido para gerar press\u00e3o e realizar o trabalho desejado. <\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, quando os cilindros s\u00e3o empurrados contra uma carga, os membros da m\u00e1quina que resistem a essa for\u00e7a podem se esticar, tornando necess\u00e1rio que mais fluido entre no cilindro antes que o ciclo possa terminar.<\/p>\n\n\n\n

Como todos sabem, os gases s\u00e3o muito compress\u00edveis. Algumas aplica\u00e7\u00f5es utilizam esse recurso. Na maioria dos circuitos de energia hidr\u00e1ulica, a compressibilidade n\u00e3o \u00e9 vantajosa; em muitos, \u00e9 uma desvantagem. Isso significa que \u00e9 melhor eliminar qualquer ar preso em um circuito hidr\u00e1ulico para permitir tempos de ciclo mais r\u00e1pidos e tornar o sistema mais r\u00edgido.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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