DIMENSIONAMENTO DO CIRCUITO HIDRÁULICO PARA EQUIPAMENTO DE CORTE DE CHAPAS DE AÇO

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onde e é a espessura da chapa a ser cortada em milímetros (neste trabalho, adotou-se e = 5mm) e θ o ângulo de inclinação da faca da guilhotina. De acordo com Benazzi Jr e Caversan (2012) os valores típicos de θ variam de 8º a 10º. Adotou-se θ = 8°. Definidos tais os parâmetros e realizando as devidas substituições em na Equação 1, calculou-se a força de corte:

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SELEÇÃO DO ATUADOR HIDRÁULICO

Após o cálculo da força atuante no cilindro é preciso consultar catálogos a fim de escolher um atuador para o circuito. Caso não seja possível selecionar um atuador com a força calculada, é desejável selecionar aquele que suporte uma carga maior, garantindo-se a capacidade de realização da força calculada. Cilindros comerciais estão padronizados de acordo com a norma ISO/TC 39/SC 1N.5, onde estão definidos diâmetros de pistão de 25 a 400 mm. (FIALHO, 2007).

Consultou-se o catálogo HY-2017-1 BR da fabricante Parker Hannifin®. De acordo com este catálogo, o cilindro de dupla ação Série 2H tipo HB (montado por flange quadrado no cabeçote traseiro) é recomendável para aplicações de compressão.

Figura 4 – Atuador Parker tipo HB montagem por flange quadrado traseiro.

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Fonte: PARKER (2016)

Seleciona-se o atuador do tipo HB com diâmetro do cilindro (dc) de 82,6 mm, capaz de realizar no avanço uma força de 37500 N à pressão de 70 bar (Figura 5). Tal força é suficiente para suprir a força de corte calculada.

Figura 5 – Seleção do diâmetro do cilindro do atuador a partir da força de avanço teórico.

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Fonte: PARKER, 2016 (adaptado)

Para definição do curso do atuador (c), é calculada a distância vertical do ponto A ao ponto B (lAB) a ser percorrida pela faca inclinada para realizar o corte completo da chapa (Figura 6), onde x é a largura máxima da chapa a ser cortada (1000 mm).

Figura 6 – Ilustração do curso definido.

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Fonte: BENAZZI JUNIOR E CAVERSAN, 2012 (adaptado)

Cálculo da distância vertical AB:

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Dentre os cursos padronizados fornecidos pelo fabricante, o curso mais próximo do calculado é o de 150 mm. Portanto, este será o curso c do atuador do equipamento.

O dimensionamento da haste do atuador é feito pelo Critério de Euler para deformação por flambagem (FIALHO, 2007). Por este método, calcula-se um diâmetro mínimo de haste (dh) pela Equação 3

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onde S é o coeficiente de segurança (3,5), λ é o comprimento livre de flambagem em cm e E o módulo de elasticidade do aço (2,1 x 107 N/cm²). De acordo com a Figura 7, o comprimento livre de flambagem para a montagem do cilindro deste trabalho é dado por duas vezes o curso do atuador.

Figura 7 – Determinação do comprimento livre de flambagem.

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Fonte: FIALHO, 2007 (adaptado)

Logo:

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Ainda segundo Fialho (2007), o diâmetro de haste comercial (dhc) a ser selecionado deve estar de acordo com a seguinte relação:

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Dentre os diâmetros de haste disponibilizados pelo fabricante do cilindro selecionado, optou-se pelo diâmetro de 34,9 mm, que atende ao critério de flambagem. Seguem na Tabela 1 os dados do cilindro.

Tabela 1 – Dados do cilindro selecionado

Cilindro Hidráulico Parker Série 2H

Montagem

Flange quadrado traseiro

Diâmetro do êmbolo

82,6 mm

Diâmetro da haste

34,9 mm

Curso

150 mm

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PRESSÃO DE TRABALHO

A pressão de trabalho (Pt) do sistema é dada pela Equação 4 (FIALHO, 2007):

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onde Ac é a área do cilindro selecionado. Segue o cálculo de Pt:

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Como visto anteriormente, o atuador selecionado realiza uma força superior à força de corte requerida à pressão de 70 bar. Portanto, a pressão de trabalho calculada é adequada.

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VAZÕES DO CIRCUITO E VELOCIDADES DE AVANÇO E RETORNO

Adotando-se o tempo (t) para execução do corte da chapa em 5 s, calcula-se a velocidade de avanço (va) conforme Equação 5:

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As vazões (Q) do circuito são calculadas a seguir com base da Equação 6:

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Vazão de avanço (Qa):

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A vazão de avanço é a vazão de saída da bomba (Qb) a ser dimensionada, consequentemente, considerada a vazão do sistema.

Vazão induzida de avanço (Qia), onde Ah é a área da haste:

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