DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA HIDRÁULICO PARA MÁQUINA DE RASPAGEM CHAMADA BULDOZER
Por: Fran Jahel • 1/5/2017 • Trabalho acadêmico • 2.215 Palavras (9 Páginas) • 662 Visualizações
INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
ENGENHARIA MECÂNICA
DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA HIDRÁULICO PARA MÁQUINA DE RASPAGEM CHAMADA BULDOZER
SÃO MATEUS
2015
DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA HIDRÁULICO PARA MÁQUINA DE RASPAGEM CHAMADA BULDOZER
Trabalho apresentado à disciplina de sistemas hidráulicos e pneumáticos, do curso de Engenharia Mecânica do Instituto Federal do Espirito Santo, como requisito parcial para avaliação.
Prof. Dr. Renato Nascimento Siqueira
SÃO MATEUS
2015
- OBJETIVO
Dimensionar um sistema hidráulico da NEW BULDÔZERES D6N, capaz de realizar raspagem e nivelamento do solo buscando maior eficiência e menor custo do equipamento.
- INTRODUÇÃO
A Buldôzerer em estudo é um exemplo que utiliza a transmissão de energia através dos princípios hidráulicos. O movimento das articulações é efetuado por cilindros hidráulicos com precisão e força para as operações destinadas ao equipamento, geralmente, forças extremas.
O propósito de todo projeto é estabelecer de forma eficaz e eficiente os parâmetros necessários para o bom desempenho do equipamento. O projeto desenvolvido deve levar em consideração os altos esforços que o equipamento sofrerá, o ambiente propício a contaminação do fluido, a alta pressão gerada por estes esforços, o grande calor gerado pelo sistema, comodidade de operação e outros fatores que atendam a projetos de engenharia.
- METODOLOGIA
O funcionamento dos equipamentos a serem utilizados em um sistema hidráulico de uma lamina, para isso o estudo foi direcionado a informações obtidas em panfletos e catálogos de empresas como CATERPILLAR.
Para a memória de cálculo, embasou-se em literaturas teórica como o livro AUTOMAÇÃO HIDRAULICA (FIALHO,2003) e catálogos de sistemas hidráulicos de empresas como REXROTH e PARKER.
Partindo da teoria e de dados adotados como a força exercida pelo solo, dimensionou-se os atuadores e velocidade de acionamento dos mesmos. Com a velocidade dos atuadores já definidas encontrou-se a vazão da bomba para que os cilindros atuassem de acordo com a velocidade definida. Para controle do sistema procurou-se elementos direcionais que atendesse ao equipamento, como a válvula com acionamentos elétricos e consideração do calor gerado.
- O EQUIPAMENTO E SUAS APLICAÇÕES
Para dar início ao projeto, deve se ter uma noção do equipamento e do funcionamento do mesmo.
A Buldôzer D6N é uma máquina utilizada para as mais variadas aplicações, onde requer alto esforço, necessitando assim de um sistema que atenta a esta solicitação, sistema esse chamado de hidráulico. O sistema hidráulico da lâmina tem o objetivo de transmitir à angulação necessária para nivelar, raspar o local desejado.
[pic 1]
Figura 1 – Buldôzer D6N. (Fonte: Caterpillar)
O sistema hidráulico é composto basicamente por cilindros hidráulicos, bomba, válvulas, tubulações, fluido hidráulico, entre outros componentes. O presente projeto prevê o dimensionamento do sistema hidráulico capaz de suportar a forças exercidas pelo solo durante a execução do trabalho.
[pic 2]
Figura 2 – Lâmina e Cilindro. (Fonte: Caterpillar)
- MEMORIAL DE CÁLCULO
5.1. Obtendo as forças de trabalho
O movimento da lamina a ser estudada se dá através do acionamento do cilindro destacado na figura 2. A figura 3 mostra o mecanismo de movimento e os componentes das forças atuantes no sistema.
[pic 3]
FIGURA 3 – Mecanismo e decomposição das forças
Força exercida pelo solo (Consideração): 6000 kg (60 KN)
[pic 4]
[pic 5]
No projeto da Buldôzer D6N são utilizados 2 atuadores de dupla ação, então a força de avanço que os atuadores terão que exercer é:
[pic 6]
Fator de segurança da máquina: 25%
[pic 7]
[pic 8]
- Pressão de trabalho
Adotou-se a pressão Nominal de 92, podendo chegar a 130bar (O equipamento segundo National Fluid Power Association se como sistemas de alta pressão).
[pic 9]
[pic 10]
- Dimensionando cilindro hidráulico
Nos atuadores utilizados em sistemas de tombamento em pás carregadeiras as forças de retorno são predominantes.
Tipo de atuador, segundo o catalogo da Rexroth: Olhal Simples no fundo MP3.
Calculo de área anular:
[pic 11]
[pic 12]
[pic 13]
Pela tabela de atuadores da fornecedora rexroth, iremos utilizar o atuador com as seguintes características:
[pic 14]
[pic 15]
[pic 16]
[pic 17]
Força de avanço de acordo com a pressão de trabalho adotada:
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
O avanço do atuador deverá ser de 600 mm para permitir o avanço necessário para atingir a angulação máxima.
De acordo com o catálogo do fornecedor (Rexroth), necessitamos de um atuador de dupla ação modelo CDH1MP3/80/45/600A3X/M11CNDRW, com as seguintes especificações:
[pic 21]
Tabela 1 – Especificações do Atuador
[pic 22]
Figura 4 – Atuador Segundo o catalogo Rexroth
Para verificar a eficiência deste atuador nesta aplicação é necessária a realização do cálculo de flambagem da haste do cilindro. Segundo Fialho (2003) a fórmula para este cálculo é:
[pic 23]
Onde:
Dm = Diâmetro mínimo da haste;
S = fator de segurança;
(Comprimento livre de flambagem)[pic 24]
F = força sobre o cilindro;
E = módulo de elasticidade do material;
Para o fator de segurança foi usando 3,5 de acordo com Fialho (2003). Desta forma o cálculo de flambagem é:
[pic 25]
[pic 26]
Portanto, através deste valor é possível afirmar que o atuador escolhido é capaz de executar a tarefa designada pois para esta situação o pistão flambaria para valores de diâmetro de haste menores ou iguais a 12,32 mm.
...