Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores e Sistemas Pneumáticos
Aula 3 e 4 Prof. Dr. Emílio Carlos Nelli Silva Prof. Dr. Rafael Traldi Moura

Atuadores Pneumáticos
Atuador Linear (Movimento Linear): Cilindro de Simples Ação; Cilindro de Dupla Ação; Cilindro Tandem; Cilindro Rotativo, etc... Atuador Rotativo (Movimento Rotativo): Motores pneumáticos (pistão, palheta, turbina, etc...). Classificação Baixa rigidez (ar é compressível); Não há precisão na parada em posições intermediárias; Favorável relação peso/potência; Dimensões Reduzidas; Segurança à sobrecarga; Facilidade de inversão; Proteção à explosão; Características Principais 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos
Atuadores Lineares Cilindro de Simples Ação Características Consumo de ar num sentido; Força de avanço reduzida devido a mola; Maior comprimento e curso limitado devido a mola. Aplicações Atuais: Freios de caminhão (freios travam, caso haja falta de energia). 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro de Membrana Características Altas forças (até N) num curso limitado (60 mm); Aplicações Atuais: Acionamento de servoválvulas hidráulicas. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro de Dupla Ação Características Atuação de força nos dois sentidos; Força de retorno é inferior à de avanço; Não permite cargas radiais na haste. Aplicações Atuais: prensas, fixadores, etc... 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro de Dupla Ação com haste passante Características Possibilidade de realizar trabalho nos dois sentidos; Absorve pequenas cargas laterais; Força igual nos dois sentidos. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro Tandem Características Grande força com pequeno diâmetro; Grande dimensão de comprimento; Somente para pequenos cursos. Aplicações Atuais: Máquinas especiais como pregadores. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro de Percussão Características Converte energia cinética em força de impacto Altas velocidades Pequeno curso. Aplicações Atuais: prensas para forjamento, gravar, furar, cortar, etc... 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro de Múltiplas Posições Características Com n cilindros com cursos desiguais, pode-se obter 2n posições distintas. Aplicações Atuais: Distribuição de peças em esteiras. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro sem Haste: cilindro de cabos Opera sob tração e não compressão como nos cilindros com haste; Características Não possui haste; Grandes cursos, onde há problema de flambagem nos cilindros com haste; Áreas iguais em ambos os lados e portanto forças iguais. Aplicações Atuais: Acionamento de portas e alimentador de peças. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro sem Haste: cilindro com tube fendido A vedação é um ponto crítico; Características Não possui haste; Grandes cursos, onde há problema de flambagem nos cilindros com haste; Áreas iguais em ambos os lados e portanto forças iguais. Aplicações Atuais: Catapulta de porta-aviões, acionamento de portas. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Cilindro sem Haste: cilindro com imã Transmissão de força (limitada) por imã. Não tem problemas de vedação; Características Não possui haste; Grandes cursos, onde há problema de flambagem nos cilindros com haste; Áreas iguais em ambos os lados e portanto forças iguais. Aplicações Atuais: Robôs manipuladores cartesianos. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Rotativos Cilindro Rotativo Características Converte movimento linear em rotativo Ângulo limitado de rotação. Aplicações Atuais: Acionamento de válvulas, giro de peças, etc. Cilindro de Aleta Giratória - máximo ângulo de 300º. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Dimensionamento do Atuador Linear
Diâmetro do êmbolo d1: 63 mm Diâmetro da haste d2: 20 mm Curso h: mm Volume adicional VT: 30 cm3 Pressão de trabalho p1: 6 bar Número de ciclos n: 20/min TemperaturaT1: 30ºC Solução: Pa=6+1= 7 bar Aembolo= Ae; Aemb-haste= AH Força de avanço: Fv=Pa*Ae-Patm*AH =~ Pe*Ae=60(N/cm2)*31,2cm2=1872 N Força de retorno: FR=Pa*AH -Patm*Ae =~ Pe*AH=60(N/cm2)*28 cm2=1680 N Volume de ar no avanço: Vv= Ae*h+VT, onde VT é o volume adicional ou morto, ou seja, a soma dos volumes de pequenos espaços dentro do atuador além do cilindro. Deve ser considerado no avanço e no retorno. Assim: Vv= (Ae*h+VT)*n=(1590 cm3/ciclo)*20=31800 cm3/min=31,8 l/min No retorno: VR= (AH*h+VT)*n=(1400 cm3/ciclo)*20=28000 cm3/min=28 l/min Portanto o consumo de ar total à 7 bar e 30ºC é Vtotal=31,8+28=59,8 l/min À 1 bar e 20ºC: 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Unidades Hidropneumáticas
Compressibilidade do ar não permite posicionamento preciso; Acionamento pneumático; Cilindro hidráulico fornece a rigidez necessária ao movimento; Aumenta a estabilidade da velocidade e posição do circuito pneumático; Aumenta a estabilidade da velocidade e posição do circuito pneumático; Velocidade ajustada através de um estrangulamento variável. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Execução Prática do Cilindro Pneumático
9 8 4 5 7 1 - Camisa: feita de um tubo de aço trefilado a frio sem costura; 2 e 3 - Tampas de alumínio fundido; 4 - haste do êmbolo: feita de aço e pode ter proteção anti-corrosiva. As roscas são laminadas reduzindo o risco de ruptura; 2 1 3 6 5 - anel circular: reponsável pela vedação da haste; 6 - bucha de guia: guia a haste; 7 - anel limpador: evita a entrada de impurezas; 8 - guarnição duplo lábio: veda ambos os lados do pistão; 9 - juntas tóricas ou "O-ring": atua como vedação. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Tipo de vedações para êmbolos 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Tipo de fixação dos cilindros nas máquinas 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Amortecimento de fim de curso
Amortece o movimento do êmbolo; Reduz ruído sonoro. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Outros Dispositivos Mesa pneumática “almofada de ar”: Facilita o deslocamento de peças (sem atrito). Usado também em máquinas de precisão (mesas de medição). Pinça pneumática: Permite fixação rápida e com grandes forças. Usado na fixação de peças em máquinas ferramentas. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Motores Pneumáticos Classificação Características: Inversão simples do sentido de rotação; Regulagem progressiva de rotação e torque; Alta relação peso/potência; Baixo ruído sonoro. Critérios de seleção: Torque necessário sob carga; Rotação com carga; Desvio admissível de rotação com variação de carga; Consumo de ar e rendimento. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Motores Pneumáticos 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Motores Pneumáticos Motor de Palhetas Características: Rotação é facilmente invertida; Faixa de rotação varia de 200 rpm até rpm; Potência varia de 50W até 20 kW; Aplicações Atuais: Muito usado em parafusadeiras pneumáticas. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Motores Pneumáticos Motor de Pistões radiais Características: Elevado torque de arranque e na faixa de rotação; Baixa rotação (até 5000 rpm); Faixa de potência varia de 2W até 20 kW. Comando de fornecimento de ar por distribuidor rotativo. Aplicações Atuais: Equipamentos de elevação; 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Motores Pneumáticos Motor de Pistões axiais Características: Elevado torque de arranque e na faixa de rotação; Baixa rotação (até 5000 rpm); Faixa de potência varia de 2W até 20 kW. Uniformidade ao movimento; Funcionamento silencioso. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores Lineares Motor de Engrenagens e Roots Geração do torque ocorre pela pressão do ar exercida nos flancos dos dentes de duas engrenagens engrenadas; Faixa de rotação varia de 1000 rpm à 3000 rpm; Faixa de potência vai até 70 kW. Motor de Turbina: Energia cinética do ar é convertida em movimento rotativo; Péssimo rendimento devido às altas perdas de ar; Atingem rotações elevadíssimas com baixo torque ( rpm até rpm); Para baixas rotações e altos torques não é vantajoso; Aplicações: "broca do dentista" ( rpm), fresadoras e retificadoras de alta rotação. 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Exercício Considere o pistão rotativo com carcaça em formato espiral como mostrado na figura com as seguintes características: R: 10,0cm; largura do pistão: 4 cm (perpendicular a folha); pressão de trabalho: 6 bar (relativa); temperatura de trabalho: 40ºC; número de ciclos: 20 ciclos/min. O pistão funciona de forma similar a um motor de palhetas. Despreze o diâmetro do eixo interno. A equação da curva espiral é: Calcular: 1) torques de avanço e de retorno (Nm) em função de ; 2) consumo de ar no avanço e no retorno (litros/min); 3) consumo de ar total à (20ºC, 1 bar) (litros/min). Lembrete: área= 1 bar = 105 N/m2 08 e 14 de Agosto de 2017 PMR2481 – Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Apresentações semelhantes

Apresentação em tema: "Atuadores e Sistemas Pneumáticos"— Transcrição da apresentação:

Apresentações semelhantes

Sobre projeto

Feedback

Login

Autorizar-se através da rede social:

Atuadores e Sistemas Pneumáticos

Apresentações semelhantes

Apresentação em tema: "Atuadores e Sistemas Pneumáticos"— Transcrição da apresentação:

Apresentações semelhantes

Sobre projeto

Feedback