PROJETO E ESPECIFICAÇÃO DE UM SISTEMA HIDRÁULICO PARA ACIONAMENTO DE UM ELEVADOR DE CARGAS

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Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica Mecanismos Hidráulicos e Pneumáticos – TE0228 Prof. Lima

Aluno: Ludovic Trubert J. – 356522

Projeto de Sistema Hidráulico: ELEVADOR.

1. Contextualização

O presente trabalho baseia-se nos resultados do estudo elaborado por Graminho (2009). O autor desenvolveu, em sua monografia, a elaboração de um projeto de um sistema hidráulico (elevador) com a finalidade de elevar e baixar cargas. O projeto torna-se bastante pertinente, uma vez que fica clara a possível utilização do dispositivo em qualquer unidade de negócios que precise instalar equipamento igual.

Utilizando a mesma metodologia abordada pelo autor supracitado, neste documento será elaborado um semelhante projeto de dimensionamento dos elementos de um sistema hidráulico, tais como o diâmetro interno mínimo do cilindro, diâmetro mínimo da haste, velocidade de deslocamento do elevador, potência hidráulica, vazão necessária do sistema, entre outros.

1. Descrição do problema

O projeto do sistema hidráulico que será desenvolvido neste trabalho seguirá algumas especificações técnicas para atender às funcionalidades necessárias. O elevador deve ser capaz de deslocar uma carga de massa M = 1500 kg em uma altura de 0,8 metros. O tempo para elevação completa deve ser de no máximo para 05 segundos e, por segurança, a equipe de projeto optou em construir o sistema com pressão máxima de 80 bar. O atuador utilizado no dispositivo hidráulico será de haste simples e de simples ação; o retorno dará se através da gravidade, tendo em mente os aspectos construtivos, econômicos e funcionais.

1. Projeto preliminar do elevador

Neste tópico serão abordados todos os cálculos necessários para a concepção do projeto do sistema hidráulico – respeitando todas as especificações expostas na descrição acima.

3.1) Diâmetro interno mínimo do cilindro hidráulico (Dmin)

Em primeiro lugar, deve-se calcular a força necessária a desempenhar a elevação da carga M = 1500 kg.

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Sabendo da força (F), é possível encontrar a área do embolo do cilindro:

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Seguindo os cálculos, tem-se o diâmetro do embolo a seguir:

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Para a escolha do cilindro deste projeto, será adotado um cilindro maior, mas o mais próximo do calculado.

3.2) Diâmetro mínimo da haste do cilindro hidráulico

Aderindo ao mesmo raciocínio de Graminho (2009), para análise deste tópico será tomado o método de Euler como base teórica, onde a força de compressão axial é dada por:

Figura 1: O método de Euler

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Fonte: Adaptado de Graminho, 2009.

Segundo Linsingen (2003, p. 202) deverá ser utilizado o coeficiente de segurança no valor de 3,5 para evitar os impactos e outros possíveis problemas de montagem. Isso quer dizer que a força total a ser aplicada pode ser de no máximo (apud GRAMINHO, 2009):

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O valor para a flambagem, c, será obtido a partir do quadro abaixo:

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Quadro 1 = Comprimento livre de flambagem conforme tipo de montagem.

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Fonte: Graminho, 2009.

De acordo com o método de Euler, o diâmetro de haste pode ser encontrado através da seguinte equação:

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Para o cálculo do diâmetro da haste, será considerada a seguinte informação:

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Então,

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De acordo com os valores de flambagem expostos no Quadro 1, utiliza-se c = 2L. Considera-se L = H, logo c = 1,6 m. O valor de  será: [pic 16]

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3.3) Velocidade média de deslocamento da carga

Para este cálculo, será considerada a seguinte equação:

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v = 0,16 m/s

Assim como Graminho (2009), será utilizado amortecimento hidráulico para mitigar os efeitos de choque quando elevação completa.

3.4) Vazão necessária ao sistema

Neste tópico será calculada a vazão necessária ao sistema visando a consolidação do deslocamento da carga com a velocidade média estipulada. Será realizada a seguinte equação:

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3.5 Potência hidráulica (em kW)