Já alguma vez se perguntou como é que as máquinas convertem forças invisíveis em movimentos poderosos? Nesta publicação do blogue, vamos explorar os mundos fascinantes das transmissões pneumáticas e hidráulicas. Aprenderá como estes sistemas utilizam ar e líquido para alimentar várias máquinas, compreenderá os seus componentes e descobrirá as suas vantagens e desafios únicos. Prepare-se para ser cativado pela mecânica por detrás da tecnologia quotidiana!
A transmissão pneumática envolve a transferência de energia por pressão de gás ou fluido através de gás comprimido como meio de trabalho.
O sistema de transferência de energia envolve a transferência de gás comprimido através de tubos e válvulas de controlo para o atuador pneumático, que transforma a pressão do gás comprimido em energia mecânica.
O sistema de transmissão de informações implica a utilização de elementos lógicos pneumáticos ou de elementos de jato para realizar operações lógicas, também designado por sistema de comando pneumático.
Características da transmissão pneumática
Com uma pressão de trabalho baixa, com uma média de 0,3 a 0,8 MPa, os sistemas pneumáticos têm uma baixa viscosidade do gás e sofrem perdas mínimas nas condutas, o que os torna vantajosos para o fornecimento e transporte de gás em distâncias moderadas. Estes sistemas também são seguros de utilizar, uma vez que não existem riscos de explosão ou choque, e têm capacidades de proteção contra sobrecarga. No entanto, é de notar que os sistemas pneumáticos requerem um fornecimento de ar comprimido.
Composição da transmissão pneumática
A transmissão pneumática inclui uma fonte de ar, um atuador pneumático, uma válvula de controlo pneumática e acessórios pneumáticos.
As fontes de ar são normalmente fornecidas por compressores.
O atuador pneumático converte a pressão do gás comprimido em energia mecânica para acionar peças de trabalho, tais como cilindros e motores pneumáticos.
A válvula de controlo pneumático regula a direção, a pressão e o fluxo do ar e é classificada em válvulas de controlo direcional, válvulas de controlo da pressão e válvulas de controlo do fluxo.
Os acessórios pneumáticos incluem purificadores de ar, lubrificadores de ar, abafadores de ruído e juntas de tubos, entre outros.
Os sensores aerodinâmicos também são utilizados para detetar e transmitir informações em sistemas de transmissão pneumática.
Vantagens da transmissão pneumática
A transmissão pneumática utiliza o ar como meio, que é uma fonte inesgotável e facilmente acessível, que pode ser diretamente descarregada após a sua utilização sem poluir o ambiente. Além disso, a tubagem não é complexa, uma vez que não é necessário um tubo de retorno.
O ar tem baixa viscosidade e dissipação de energia de fluxo, tornando-o adequado para o fornecimento centralizado de gás e transporte de longa distância.
A transmissão pneumática é segura e fiável, não requer proteção contra incêndios ou explosões e pode funcionar em ambientes com temperaturas elevadas, radiação, humidade, poeiras e outras condições.
A transmissão pneumática é rápida, e a estrutura dos componentes pneumáticos é simples, tornando-os fáceis de processar e manter com uma longa vida útil. A tubagem não é propensa a entupimentos e o meio não tem problemas de substituição metamórfica.
Desvantagens da transmissão pneumática
A grande compressibilidade do ar pode afetar negativamente a estabilidade dinâmica dos sistemas pneumáticos, resultando num impacto significativo na velocidade de trabalho devido a alterações de carga.
A baixa pressão dos sistemas pneumáticos dificulta a produção de grande potência e binário.
A transmissão dos sinais de controlo aéreo é mais lenta do que a dos sistemas electrónicos e da velocidade da luz, o que a torna inadequada para sistemas de transmissão complexos e de alta velocidade.
Os sistemas pneumáticos geram grandes ruídos de escape.
A transmissão hidráulica é a transmissão de energia e controlo utilizando o líquido como meio de trabalho.
O princípio básico da transmissão hidráulica
As bombas hidráulicas convertem a energia mecânica em energia de pressão do líquido, que é depois transferida através de alterações na pressão do líquido. É utilizada uma variedade de válvulas de controlo e tubagens para transmitir energia aos actuadores hidráulicos, tais como cilindros hidráulicos ou motores, que convertem a pressão do líquido em energia mecânica para acionar o mecanismo de trabalho, permitindo movimentos alternativos e rotativos em linha reta.
O líquido utilizado é designado por meio de trabalho e o óleo mineral é normalmente utilizado para este fim.
A função da transmissão hidráulica é semelhante à dos elementos de transmissão na transmissão mecânica, tais como correias, correntes e engrenagens.
Sistema de transmissão hidráulica
O sistema hidráulico inclui uma bomba hidráulica, uma válvula de controlo hidráulico, actuadores hidráulicos (tais como cilindros hidráulicos e motores) e peças hidráulicas auxiliares (incluindo tubagens e acumuladores, entre outros).
Máquinas de prensagem são um exemplo de um sistema que utiliza a transmissão hidráulica.
Componentes do sistema de transmissão hidráulica
O sistema hidráulico é composto por vários componentes, incluindo componentes de potência (como a bomba hidráulica), actuadores (incluindo cilindros hidráulicos e motores hidráulicos), elementos de controlo, componentes auxiliares (como depósitos de combustível, filtros de óleo, tubos e juntas, refrigeradores, manómetros) e o meio de trabalho (ou seja, óleo hidráulico).
Os componentes de potência, como a bomba hidráulica, convertem a energia mecânica em energia cinética do fluido (pressão e fluxo) e fornecem óleo sob pressão ao sistema hidráulico, actuando como fonte de potência do sistema.
Os actuadores, como os cilindros hidráulicos ou os motores hidráulicos, convertem a energia hidráulica em energia mecânica e são isotérmicos. Os cilindros hidráulicos accionam mecanismos para realizar movimentos alternativos ou lineares, enquanto os motores hidráulicos realizam movimentos de rotação.
Os elementos de controlo, que se referem a vários componentes, são utilizados para controlar e ajustar a pressão, o fluxo e a direção do fluido no sistema hidráulico, assegurando que os actuadores funcionam de acordo com as especificações exigidas.
Os componentes auxiliares fornecem as condições necessárias para que o sistema funcione corretamente e facilitam a monitorização e o controlo.
O meio de trabalho é o fluido de transmissão, normalmente óleo hidráulico. O sistema hidráulico utiliza este meio de trabalho, que também lubrifica as partes móveis dos componentes hidráulicos.
Princípio de funcionamento do sistema de transmissão hidráulica
Eis um exemplo de um moinho simples.
O motor acciona a bomba hidráulica para extrair óleo do depósito, o que transforma a energia mecânica do motor em energia de pressão do líquido.
O meio hidráulico entra na cavidade esquerda do cilindro hidráulico através da válvula de estrangulamento e da válvula de inversão, empurrando o pistão para mover o lado direito da mesa. O fluido hidráulico é então descarregado da cavidade direita do cilindro hidráulico, regressando ao depósito.
Depois de passar pela válvula de inversão, o meio hidráulico entra na cavidade direita do cilindro hidráulico, fazendo com que o pistão se desloque para a esquerda e empurre a mesa para trás.
A velocidade de movimento do cilindro hidráulico pode ser ajustada alterando a abertura do acelerador.
A pressão do sistema hidráulico pode ser regulada através da válvula de descarga.
Ao desenhar um diagrama do sistema hidráulicoPara simplificar, os símbolos são utilizados para representar componentes hidráulicos. Estes símbolos são designados por símbolos funcionais.
Circuito de base
Um sistema de transmissão hidráulico típico inclui vários componentes hidráulicos que trabalham em conjunto para atingir funções específicas.
Qualquer sistema de transmissão hidráulica é composto por vários circuitos básicos, cada um com funções de controlo específicas. Ao combinar estes circuitos básicos, é possível controlar a direção do movimento, a pressão de trabalho e a velocidade de movimento do atuador.
Com base na sua função de controlo, o circuito básico divide-se em três tipos: o circuito de controlo da pressão, o circuito de controlo da velocidade e o circuito de controlo da direção.
① O circuito de controlo da pressão
A válvula de controlo da pressão é utilizada para controlar todo o sistema ou um circuito de pressão de gama local.
Com base na sua função, o circuito de controlo da pressão pode ser dividido em quatro circuitos: ajuste da pressão, alteração da pressão, libertação da pressão e estabilização da pressão.
② Circuito de controlo da velocidade
Este circuito controla o caudal do atuador regulando o caudal do meio hidráulico. A função do circuito de controlo da velocidade está dividida em duas partes: o circuito de regulação da velocidade e o circuito de sincronização.
③ Circuito de controlo da direção
Este circuito controla a direção do fluxo do meio hidráulico. A válvula de controlo direcional controla a direção do movimento de um único atuador, permitindo-lhe mover-se ou parar em ambas as direcções, positiva e negativa, o que é conhecido como circuito comutador.
Quando o elemento de acionamento pára, o circuito que impede a fuga externa devido à carga ou a outros factores externos é designado por circuito de bloqueio.
A transmissão hidráulica envolve a transferência de energia através da energia cinética do líquido, utilizando o líquido como meio de trabalho.
O impulsor converte a velocidade de rotação e o binário de entrada de um motor (como um motor de combustão interna, um motor, uma turbina, etc.) e acciona as peças de trabalho da máquina através do veio de saída.
O fluido e o impulsor interagem entre si no veio de entrada, no veio de saída e no casco, produzindo uma alteração no momento do impulso para transmitir energia.
A transmissão hidráulica difere significativamente em termos de princípio, estrutura e desempenho da transmissão hidráulica baseada na pressão do fluido.
O veio de entrada e o veio de saída do acionamento hidráulico só estão ligados ao meio de trabalho através de líquido, e o contacto não direto entre os componentes resulta numa transmissão não rígida.
Características do acionamento hidráulico
Adaptabilidade automática
O conversor de binário hidráulico pode aumentar ou diminuir automaticamente o seu binário de saída com alterações nas cargas externas, e a velocidade pode aumentar ou diminuir de forma correspondente, alcançando uma regulação de velocidade contínua numa vasta gama.
Isolamento de vibrações
Como o meio de trabalho entre o impulsor é líquido, a sua ligação não é rígida, o que permite absorver os choques e as vibrações do motor e da carga externa. Isto assegura um arranque estável, aceleração e funcionamento uniforme, prolongando a vida útil das peças.
Desempenho de penetração
Quando a velocidade de rotação da bomba é constante e a carga muda, o eixo de entrada (ou seja, a roda da bomba ou o eixo do motor) muda.
Podem ser utilizados diferentes tipos de elementos hidráulicos para corresponder aos requisitos do motor para diferentes máquinas de trabalho, melhorando a potência mecânica e o desempenho económico.
O princípio básico do acionamento hidráulico
A fonte de energia original (como um motor de combustão interna, motor, etc.) faz girar a roda da bomba, aumentando a velocidade e a pressão do fluido de trabalho e convertendo a energia mecânica em energia cinética do líquido.
O líquido de trabalho, agora com energia cinética, atinge a turbina e liberta energia para a turbina, fazendo com que esta gire e acione a saída, transferindo assim energia.
A transmissão hidráulica utiliza energia cinética líquida para transferir energia e inclui normalmente acopladores hidráulicos, conversores de binário hidráulicos e componentes mecânicos hidráulicos.
① Acoplador hidráulico
Um acoplador hidráulico, também conhecido como acoplamento hidráulico, é um dispositivo mecânico utilizado para ligar uma fonte de energia (normalmente um motor) a uma máquina de trabalho para fornecer energia rotacional.
Para além da utilização nas transmissões automáticas dos automóveis, os acopladores hidráulicos são amplamente utilizados na indústria marítima e pesada.
② Conversor de binário
Um conversor de binário hidráulico é um elemento hidráulico constituído por uma roda de bomba, uma turbina e uma roda de guia. É instalado entre o motor e a transmissão e utiliza óleo hidráulico como meio de trabalho para transmitir e converter o binário, ajustar a velocidade e proporcionar a funcionalidade de desconexão.
Aplicação do acionamento hidráulico
A utilização da transmissão hidráulica na maquinaria moderna começou no início do século XX, principalmente como equipamento de potência naval e mecanismos de transmissão entre as hélices para resolver o problema da velocidade limitada devido à alta potência e às turbinas a vapor ou a gás de alta velocidade que sofrem de "cavitação".
Atualmente, a transmissão hidráulica é amplamente utilizada em automóveis, tractores, máquinas de construção, locomotivas ferroviárias, veículos blindados, veículos petrolíferos perfuração máquinas, máquinas de elevação e de transporte, ventiladores, bombas e outros equipamentos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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