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. Atuadores Pneumáticos Força, movimento e controle.

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1 . Atuadores Pneumáticos Força, movimento e controle

2 Introdução  Atuadores pneumáticos incluem cilindros lineares e atuadores rotativos.  São dispositivos que proporcionam força e movimento para sistemas automatizados, máquinas e processos.  O cilindro pneumático é um dispositivo simples, de baixo custo e fácil de instalar, sendo ideal para produzir força em movimento linear.  A velocidade pode ser ajustada em uma ampla faixa.  O curso do cilindro pode ser bloqueado sem danos.

3 Introdução  Condições adversas são toleradas, tais como: umidade, ambientes secos e poeirentos e limpeza por jatos de água.  O diâmetro do cilindro determina a força máxima que ele pode exercer.  O curso do cilindro determina o máximo movimento linear que ele pode produzir.  A pressão máxima de trabalho depende do projeto do cilindro. Cilindros padrão VDMA trabalham com até 16 bar.  A força é controlada através de um regulador de pressão.

4 Construção Básica 1 vedação do amortecedor 2 cinta magnética 3 luva do amortecedor 4 camisa 5 bucha guia 6 vedação da haste 7 cabeçote dianteiro 8 entrada de ar 9 sensor magnético 10 haste 11 guia do êmbolo 12 vedação do êmbolo 13 cabeçote traseiro 14 parafuso do amortecedor

5 Desenhos fundamentais  Os atuadores pneumáticos são fabricados em uma ampla variedade de tamanhos,estilos e tipos que incluem:  Simples ação  Dupla ação  Sem amortecimento ou amortecimento fixo  Amortecimento ajustável  Com êmbolo magnético  Cilindros sem haste  Atuador rotativo  Cilindros de fixação  Atuador tipo fole

6 Simples ação - retorno por mola  Cilindros de simples ação exercem força somente em um sentido. Podem ter retorno ou avanço por mola.

7 Dupla ação - sem amortecedor  Cilindros sem amortecedor são adequados para cursos completos com baixa velocidade.  Alta velocidade com amortecimento externo.

8 Dupla ação - amortecedor fixo  Pequenos diâmetros para serviços leves têm amortecedor fixo.

9 D/A amortecedor ajustável  A haste desacelera progressivamente na parte final do curso.

10 Dupla ação magnético  Uma cinta magnética em volta do êmbolo opera um sensor tipo reed para indicar a posição do curso.

11 Cilindro sem haste  Dupla ação com amortecedor ajustável.

12 Atuador rotativo de palheta  Dupla ação com 270 o de rotação

13 Atuador rotativo - Pinhão e Cremalheira  Dupla ação tipo pinhão e cremalheira

14 Atuador Rotativo -  Dupla ação - duplo torque

15 Cilindro de Fixação  Retorno por mola.

16 Cilindros de Fixação  Dupla ação haste dupla.

17 Fole  Tipo dupla convolução

18 Flambagem da haste

19  Algumas aplicações requerem cilindros de cursos longos.  Se existe uma carga de compressão axial aplicada na haste, é preciso assegurar que os parâmetros de comprimento, diâmetro e carga estejam dentro dos limites de segurança para evitar a flambagem da haste.  A fórmula de Euler para instabilidade elástica é expressa por: Onde: Fk = Carga Euler (Força para flambar) E = Modulo de elasticidade I = Momento de inércia Lk = Comprimento equivalente livre de flambagem F K = 2 EI l 2 K

20 Controle de velocidade

21  A velocidade natural máxima de um cilindro é determinada por :  diâmetro do cilindro,  orifício de entrada,  fluxo de entrada e exaustão da válvula,  pressão do ar,  diâmetro e comprimento do tubo,  carga contra a qual o cilindro está trabalhando.

22 Controle de velocidade  Selecionados válvula, cilindro, pressão e carga, o controle de velocidade ajustável é efetuado por válvulas controladoras de fluxo.  A velocidade é regulada controlando o ar de exaustão.  A válvula controladora no orfício frontal regula a velocidade de avanço e no orifício traseiro a velocidade de retorno.

23 Controle de fluxo  Válvula de controle de fluxo uni-direcional  Fluxo livre em uma direção  Fluxo ajustável na outra direção livreajustável

24 Banjo com regulagem  Projetado para ser montado diretamente no orifício de entrada do cilindro.  Selecionar modelo uni- direcional para permitir fluxo livre na entrada e ajustável na saída.

25 Aumentando a velocidade  Em algumas aplicações a velocidade do cilindro pode ser aumentada até 50% pelo uso de uma válvula de escape rápido.  Quando o cilindro é acionado, o ar da câmara frontal é expelido diretamente através da válvula de escape rápido, eliminando rápidamente a contra-pressão.  O amortecedor será menos efetivo.

26 Válvula de escape rápido  O ar flui da válvula direcional para o cilindro passando pela vedação poppet (1-2).  Quando a válvula direcional é operada a queda de pressão em “1” permite que a vedação poppet abra.  O ar do cilindro é expelido rapidamente pelo grande orifício de exaustão e silenciador (2-3)

27 Montagens Montagens para cilindros com tirantes A AKBCDD FGDMRS SS SW UFUHULU US PORCA

28 Montagens Rígidas B- Flange traseira G- Flange dianteira C- Cantoneiras A- extensão dos tirantes

29 Montagens Articuladas D- Articulação traseira fêmea H- Munhão central R- Articulação traseira macho F- GarfoL-Articulação traseira com suporte UF- Universal (rótula) M- Articulação dianteira com suporte UR Articulação traseira universal(rótula)

30 Proteção com sanfona  Uma alternativa para os limpadores de haste são as sanfonas de proteção.  Especificadas como um equipamento original quando a haste requer uma proteção maior.  Solução ideal onde a haste está sujeita a presença de abrasivos ou substâncias que possam riscar a mesma.

31 Modelos não padronizados

32 Cilindro anti-giro  Para aplicações onde a carga ligada ao cilindro precisa de guia para manter a orientação.  Cilindros compactos incorporam duas barras guiadas no extrudado do corpo.

33 Cilindro anti-giro  Cilindros ISO 32 a 100mm com haste anti-giro.  Possuem duas faces planas ao longo da haste guiadas pelo mancal frontal (vedação e limpador)  Para resistir a leves cargas de torsão.  Pequenos giros podem ocorrer com altos torques.

34 Guia anti-giro  Conjunto anti-giro  com mancais ou rolamento  Proporciona guia anti- giro e suporta altas cargas de torsão.  Para baixo atrito e altas cargas usar o modelo por rolamentos.  Estas unidades podem ser montadas com os cartuchos de travamento.

35 Unidade de travamento  Para aumentar a segurança no evento de uma falha do ar ou como parte de uma sequência da máquina.  Pára e mantém uma carga em qualquer posição do curso.  Unidade de ação passiva.  Adequada para cilindros ISO de 32 a 125mm.

36 Variantes

37  Haste dupla  Proporciona uma construção mais rígida e melhor estabilidade contra cargas laterais.  A área efetiva do êmbolo é a mesma de ambos os lados. Pressão equalizada cria um balanço de forças através do êmbolo.

38 Variantes  Geminado Multi Posições  Pela fixação de dois ou mais cilindros pode-se obter diversas posições de parada de forma confiável. 1234

39 Variantes  Cilindro Tandem  Proporciona quase o dobro da força para um dado diâmetro.  É indicado como alternativa a cilindros maiores onde o espaço disponível é grande no comprimento mas restrito na largura.  Assegura a máxima força dentro dos limites de flambagem.

40 Cilindro sem haste com curso duplo

41  Para satisfazer aplicações onde um longo alcance ou movimento duplicado é requerido.  O cilindro de curso duplo tem dois “carros” que se movem em direções opostas.  O “carro” de potência é conectado por uma cinta ao “carro” livre.

42  Linear ou rotativo?  Rotativo (torque e ângulo)  Linear:  Simples ou dupla ação?  Diâmetro do êmbolo (força teórica necessária + pressão de operação)?  Pressão de operação?  Curso do cilindro?  Êmbolo magnético ou não-magnético?  Algum cilindro alternativo?  Alguma montagem? Dados para especificação de cilindros


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