Hidráulica

Hidráulica
Bombas de Pistões Axiais
William Koch
Técnico em Eletromecânica • Senai Paranaguá • 7 de outubro de 2008
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Índice
Bombas de Pistões Axiais! 2
Definição 2
Introdução 2
Princípio de Funcionamento! 3
Formas Construtivas! 4
Bombas de Prato Inclinado 4
Prato Fixo 4
Prato Rotativo 5
Bombas de eixo inclinado 6
Bombas Variáveis 7
Bombas Ajustáveis 7
Bombas Auto-Ajustáveis 8
Características Gerais! 9
Aplicações! 10
Bibliografia 11
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Bombas de Pistões Axiais
Definição e introdução às bombas hidráulicas e bombas de pistões axiais
Definição
A finalidade de uma bomba hidráulica é a de transformar energia mecânica
em energia hidráulica, utilizando para isso uma energia primária, que normalmente
é elétrica (Motor elétrico) ou térmica, através do uso de motores de
combustão interna nos casos onde seja necessária maior mobilidade do sistema
como um todo.
Em aplicações industriais é mais comumente acionada por motores elétricos,
devido à fácil instalação e substituição, manutenção simples e baixo custo.
Fig. 1. Visão interna de uma bomba de pistões axiais Rexroth
Introdução
Existem diversos tipos de bombas hidráulicas, cada uma com uma variedade
de formas construtivas e funções adicionais de forma a atender melhor cada
tipo de aplicação. As bombas de pistões axiais podem ser encontradas em 3
formas construtivas, e podem ter fluxo fixo, ajustável ou até mesmo auto-ajustável,
caso em que podem ser ajustadas durante o trabalho através de sistemas
de controle automatizados.
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Princípio de Funcionamento
Teoria de funcionamento das bombas de pistões axiais
As bombas de pistões axiais funcionam com base no movimento retilíneo alternativo
dos pistões nos cilindros do tambor, movimento este que consiste no
pistão ser empurrado para fora do cilindro por uma mola, enchendo o cilindro
de fluído, que posteriormente é pressurizado quando o movimento rotativo da
bomba empurra o pistão novamente para dentro do cilindro.
Fig. 2. Movimento de pressurização dos pistões no tambor
Na figura acima é possível identificar o movimento que o pistão faz desde o
enchimento do cilindro com fluído até o momento em que o fluído atinge a
pressão máxima e é expelido.
Fig. 3. Ciclo do pistão
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Formas Construtivas
Formas construtivas e tipos de bombas de pistões axiais
BOMBAS DE PRATO INCLINADO
Prato Fixo
Nas bombas de prato fixo, o tambor é quem recebe o movimento rotativo
transferido pelo eixo. Nestas bombas, o contato entre os pistões e o prato inclinado
é feito com o uso de uma placa de desgaste, que é uma coroa com
rasgos circunferenciais que servem de sede para o encaixe do ponto de contato
do pistão com o prato inclinado. Deste modo o custo de manutenção da
bomba é reduzido, pois os pistões apresentam menor desgaste durante o trabalho.
Fig. 4. Seção de uma bomba de prato fixo
Durante o funcionamento, cada pistão ao recuar cria um vácuo no cilindro,
puxando o fluído através da placa de válvulas, assim que o pistão alcança sua
abertura máxima chega ao segundo rasgo da placa de válvulas, onde se inicia
o processo de pressurização e descarga, em que o fluído é forçado para fora
do cilindro conforme exemplificado na figura 3.
Neste tipo de bomba o controle de entrada e saída do fluído nos cilindros é
feita com a placa de válvulas, que é um anel fixo com dois rasgos, cada um
ocupando metade da placa, sendo um para entrada e outro para a saída do
fluído, conforme detalhado na figura 5.
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Fig. 5. Funcionamento da placa de válvulas
Como principal desvantagem, este tipo de bomba apresenta forças laterais
variáveis entre os pistões e os cilindros, causando um desgaste irregular e até
mesmo travamentos. A pressão de trabalho e o ângulo do prato influem diretamente
nestas forças laterais, e para minimizá-las utiliza-se no máximo um
ângulo de 18º no prato, o que faz com que este tipo de bomba possua cilindradas
menores que outros modelos.
Prato Rotativo
A forma construtiva com prato rotativo é mais utilizada para motores de pistões
axiais. Neste tipo de bomba, o tambor é fixado à carcaça da bomba, e o
prato inclinado é fixado ao eixo, recebendo sua energia de rotação, e transmitindo-a
aos pistões, que através do movimento retilíneo oscilatório puxam em
empurram o fluído.
A maior diferença entre as formas construtivas de prato fixo e de prato rotativo
é que com o uso do tambor fixo nas bombas de prato rotativo, se faz necessário
o uso de válvulas indivíduais para controle de entrada e saída de fluído
para cada um dos cilindros no tambor, e todas estas válvulas devem trabalhar
de forma sincronizada, permitindo que a bomba trabalhe de forma suave e
sem travamentos.
O uso obrigatório de válvulas individuais e a necessidade de sincronismo entre
estas faz com que este tipo de bomba seja de custo maior, sendo esta a
desvantagem que levou este modelo a praticamente nem ser utilizado para
bombas, e sim para motores.
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BOMBAS DE EIXO INCLINADO
Neste tipo de bomba, o prato não possui inclinação e é mais conhecido por
flange de acionamento, já que faz transmissão direta aos pistões. Os pistões
são acionados com o uso de articulações esféricas pelo flange de acionamento.
Fig. 6. Seção de uma bomba de eixo inclinado
Assim como as bombas de prato fixo, as bombas de eixo inclinado também
utilizam uma simples placa de válvulas fixa para controle de entrada e saída
do fluído.
Uma grande vantagem deste tipo de bomba sobre as de prato inclinado é o
fato de não haver forças laterais nas guias dos pistões, evitando o desgaste
prematuro da bomba e permitindo o trabalho com pressões mais altas e ângulos
de inclinação maiores, chegando a até 45º, obtendo consequentemente
cilindradas muito maiores.
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BOMBAS VARIÁVEIS
Além das bombas de fluxo e pressão fixos como as detalhadas acima, existem
também diversas variações construtivas que permitem o ajuste de fluxo e
pressão.
Basicamente, para se variar o fluxo de uma bomba de pistões axiais basta alterar
o seu ângulo de acionamento dos pistões, ou seja, nas bombas de placa
inclinada, altera-se a inclinação da placa, e nas de eixo inclinado deve-se modificar
a inclinação do eixo, deste modo será alterado o curso dos pistões que
consequentemente pressionarão mais ou menos fluído em cada ciclo.
Bombas Ajustáveis
Nas bombas ajustáveis há um pistão em contato com o prato inclinado, este
pistão é acionado por um parafuso, que ao ser apertado reduz o fluxo da
bomba, e ao ser afrouxado aumenta-o.
Neste tipo de bomba o ajuste é feito manualmente, é utilizada para se obter
ajuste fino em aplicações específicas.
Fig. 7. Bomba ajustável manual
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Bombas Auto-Ajustáveis
As bombas auto-ajustáveis seguem o mesmo princípio das bombas ajustáveis,
mas ao invés de permitirem o ajuste manual para pequenas correções,
permitem o ajuste contínuo através de sistemas de controle automatizado,
envolvendo sensores, CLPs e etc.
Com este tipo de bomba é possível manter níveis de pressão constantes
mesmo com variações de fluxo.
Fig. 8. Bomba servo-acionada
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Características Gerais
Detalhes característicos das bombas de pistões axiais
As bombas hidráulicas de pistões axiais apresentam:
•Alto rendimento volumétrico, por volta dos 95%;
•É o tipo de bomba que aceita as maiores pressões de trabalho, chegando
até a 700 bar, ou seja, algo em torno de 715 Kgf/cm2;
•A rotação máxima de trabalho é na faixa das 11.000 RPM.
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Aplicações
Tipos de Aplicações
Na área industrial, comercial e móbil são aplicados em levantamento e movimentação de cargas
em:
•Caminhões Caçamba;
•Equipamento móbil;
•Equipamentos de Perfuração;
•Escavadeiras e Veículos Pesados em geral;
•Guinchos;
•Guindastes;
•Máquinas Ferramentas;
•Navios Tanque;
•Prensas hidráulicas;
•Veículos especiais.
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BIBLIOGRAFIA
Irlan Von Linsingen. “Fundamentos
de Sistemas Hidráulicos.” Florianópolis:
Editora da UFSC, 2003.
“Introdução à Hidráulica.” Senai-PR.
Arivelto Bustamante Fialho. “Automação
Hidráulica - Projetos, Dimensionamento
e Análise de Circuitos.”
São Paulo: Editora Érica, 2004.
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“www.boschrexroth.com.br”
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RCH Automação “http://
www.rch.com.br”
Wikipedia “http://en.wikipedia.org/
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Wikipedia Português “http://
pt.wikipedia.com”
Edir dos Santos Alves. “Introdução à
Hidráulica.” RS: FengPUC
Parker Training. “Tecnologia Hidráulica
Industrial.” Jacareí - SP: Julho
de 1999
http://news.thomasnet.com
http://home.planet.nl/~brink494
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