DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA HIDRÁULICO PARA MÁQUINA DE RASPAGEM CHAMADA BULDOZER

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Força de avanço de acordo com a pressão de trabalho adotada:

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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:

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Tabela 1 – Especificações do Atuador

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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:

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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:

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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.

- Dimensionamento da tubulação

A fim de obter menor perda de carga possível e garantir um regime laminar no escoamento do fluido, adotou-se a seguir alguns critérios.

Calculando velocidade do fluido na linha pressão.

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Óleo a ser utilizado no sistema hidráulico: SAE 10 w a 40° C: Viscosidade cinemática do óleo = 36,7 mm²/s.

Considerando número de Reynolds = 2000, escoamento laminar. Tubulação de pressão até o Tê de distribuição.

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Diâmetro interno de tubulação de pressão comercial 16 mm, Pressão máxima de 137,34 bar. Espessura da parede: 1,5 mm.

Diâmetro da tubulação de retorno até o Tê de distribuição, considerando velocidade máxima da tubulação retorno de 300cm/s

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Diâmetro interno de tubulação de retorno comercial 25,4 mm, Pressão máxima de 146,17 bar. Espessura da parede: 2,5 mm.

Para se calcular a vazão necessária para o retorno do atuador e por consequência dimensionar a bomba pra atender essa demanda, é necessário adotar um tempo de retorno no qual será 5 segundos. Os cálculos a seguir mostram este procedimento:

Velocidade de retorno total do atuador:

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Volume total para retorno do atuador:

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Vazão de retorno do atuador:

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A vazão para atender aos dois atuadores deverá ser de aproximadamente 49,47 l/min.

- Dimensionamento da bomba hidráulica

Considerando o manual da Caterpillar, a rotação adotada fornecida pelo motor a combustão para a bomba hidráulica é de 2.100 rpm e a vazão da bomba de 49,47 l/min.

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Considerando o volume deslocado por revolução, de acordo com o catálogo da Rexroth, a bomba que será utilizada é a Bomba de engrenamento interno e Volume de deslocamento Constante com volume deslocado de 25,3 cm³/rev: PGH4-2X/025RE11VE4.

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Figura 5 – Bomba Rexroth escolhida. (Fonte: Rexroth)

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Figura 6 – Especificações da bomba. (Fonte: Rexroth)

Recalculando vazão de acordo com o deslocamento fornecido pela bomba escolhida através do catálogo Rexroth.

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- Dimensionamento da Tubulação

Após a escolha da bomba é necessário agora dimensionar a linha de pressão do circuito com este novo valor de vazão, desta forma os diâmetros encontrados anteriormente serão recalculados. O cálculo se inicia através do diâmetro da tubulação de sucção:

Considerando velocidade máxima da tubulação sução de 100cm/s.