EXERCÍCIOS DIMENSIONAMENTO CILINDROS PNEUMÁTICOS

EXERCÍCIOS DIMENSIONAMENTO CILINDROS PNEUMÁTICOS
Exemplo de cálculo de força
1) Calcular a força exercida no avanço e no retomo de um cilindro de 7,62 cm
(3") de diâmetro de pistão e 3,81 cm (1 ½") de diâmetro de haste, sabendo que
a pressão fornecida é de 210 bárias.
1bar= 1,019 Kgf/cm2
Como podemos observar a força de retomo F2 é menor do que a força de
avanço F1. Isso se explica devido ao fato de que para uma mesma pressão
temos uma área de pistão (onde atuará a pressão no avanço) maior do que a
área da: coroa (onde a mesma pressão atua no retomo).
Observemos também que, se a relação de área for 2:1, por exemplo, Ap =
50 cm2 e Ac = 25 cm2 a relação entre as forças para uma mesma pressão
também será de 2:1, se F1 = 3000 kgf, F2 será igual a 1500 kgf.
Exemplo de cálculo de pressão
2) Calcular a pressão necessária para se obter uma força de 15 toneladas força
no avanço de um cilindro de diâmetro de pistão igual a 10,16 centímetros (4").
Exemplo de cálculo de área de pistão, haste e coroa e diâmetro do pistão
e da haste.
3) Para uma pressão de 210 bar obter uma força de avanço de 30 toneladas
força e outra de retomo de 23 toneladas força. Calcule as áreas de pistão,
haste e coroa e diâmetro de pistão e haste para que isso possa ocorrer.
O que ocorre na prática
O que geralmente acontece é que a partir de uma força que precisamos,
adotamos uma pressão igual a 70, 140 ou 210 bárias (geralmente adotamos 70
ou 210 bárias conforme a força que necessitamos) e, calculamos a área
determinando o diâmetro. Uma vez calculado o diâmetro, procuramos o
diâmetro comercial superior mais próximo e calculamos a nova pressão
necessária (NP) a função de verificarmos se pressão será suficiente, e não irá
trabalhar sempre na pressão máxima.
Caso o diâmetro de pistão calculado for maior do que 25,4 cm, ou seja 10
polegadas, dividimos a força por dois ou três e como resultado usaremos dois
ou três cilindros cuja soma das forças será igual àquela que necessitamos com
maior economia, considerando o espaço disponível e a disposição da máquina
na escolha dessa solução
4) Calcular o cilindro de retorno automático que tenha de ter uma força de
avanço de 5000 kgf e outra de retorno de 2000 kgf.
P= 70 bar
Obs.: Quanto menor for diâmetro da haste maior será a força de retorno, pois
aumentamos área da coroa.
Na prática: Adotamos um cilindro de 4“ (10,16cm) de diâmetro de pistão e 21/2”
de diâmetro de haste.
5) Calcular o diâmetro de uma prensa de chapas de 2,20 cm de espessura,
sabendo que a força necessária a prensagem será de 150 toneladas força.
P=214bar
Obs.: atenção ao diâmetro de pistão máximo de 10”
6) Sabendo que para efetuar uma força de avanço de 6000 kgf, precisamos de
um cilindro de diâmetro de pistão igual a 10,16 cm e uma força de retorno de
2000 kgf. O cálculo nos forneceu um diâmetro de haste igual a 3,81 cm.
Calcular as vazões necessárias para o avanço e retorno do cilindro, sabendo
que o curso do mesmo é de 50 mm e o tempo de ida é de 3 segundos e o
retorno é igual a 1,5 s.
7) Calcular a vazão necessária para que um cilindro de 12,7 cm de diâmetro de
pistão e 7,62 cm de diâmetro de haste com curso de 300 mm e faça 3 peças
por minuto.
Cálculo da velocidade e tempo
8) Sabendo que um cilindro de 17,78 cm de diâmetro de pistão e 8,89 cm de
diâmetro de haste, recebe uma vazão de 113,5 L/min, calcular as velocidades e
tempos de avanço e retorno. Dado o curso do cilindro igual a 400 mm.
Exemplo de calculo de área e diâmetro
9) Sabendo que o cilindro de curso igual a 370 mm leva 3 segundos para
avançar e 2 segundos para retornar a partir de uma vazão fornecida de 102,20
L/min, calcular as áreas de pistão, coroa e haste, assim como, os respectivos
diâmetros para que isso ocorra.
Como pudemos observar até aqui, a velocidade de retorno é maior do que a
velocidade de avanço e o tempo de retorno é menor do que o tempo de
avanço. Isso se explica devido que para uma mesma vazão e curso, o volume
de ar a ser introduzido no avanço será bem maior que o do retorno.
Quando quisermos velocidades e tempos iguais no avanço e no retorno,
lançamos mão do cilindro de haste dupla. Pode-se notar quando a relação da
área do pistão/haste é de 2:1 a velocidade de avanço e retrocesso também
será de 2:1.
Na prática quando temos o cilindro já calculado partimos para o cálculo da
vazão mínima que precisaremos para executar o trabalho. Em outras palavras,
quando o cálculo do cilindro, determinamos a pressão em que o compressor irá
trabalhar, para depois escolhermos o compressor ideal a partir do cálculo de
vazão.
10) Calcular a vazão necessária para que um cilindro de uma máquina injetora,
de um curso igual a 400 mm, 10,16 cm de diâmetro e 6,35 cm de haste, efetue
a injeção de cinco peças por minuto.
Se não existir um compressor que possua estas especificações, escolhemos
um com vazão maior, e regulamos a vazão através de uma válvula reguladora
de vazão.
11) Calcular a vazão necessária para um cilindro de uma prensa hidráulica, de
500 mm de curso e diâmetro de pistão de 15,24 cm e haste de 5,08 cm de
forma que gaste 10 segundos para o avanço 5 s para o retorno, um tempo total
de 15s (avanço+retorno).