Atividade Prática Supervisionada Curso de Engenharia Guindaste Hidráulico com seringas

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2) Abandonar o corpo na posição A;

3) Içar e mover o corpo de massa padrão da posição A até a posição B;

4 )Abandonar o corpo na posição B;

5) Içar e mover o corpo de massa padrão da posição B até a posição inicial O;

6) Abandonar o corpo na posição inicial O.

O próximo passo é providenciar todos os materiais e definir o modelo do guindaste hidráulico, as quantidades de braços e seringas e o modelo da garra.

1.2.1 Objetivos de Estudo

O objetivo de estudo é a busca pela eficiência do funcionamento do nosso guindaste hidráulico, visando que o mesmo levante e coloque em repouso a massa de 100g fornecida pela faculdade nos pontos corretos da nossa base.

1.3 Sistema hidráulico

O principio básico que envolve qualquer sistema hidráulico é bem simples, ele consiste em uma força que se aplica em um ponto sendo transmitida para outro ponto através de um fluido incompressível que se encontra em sua condição de densidade máxima. O fluido mais utilizado neste sistema é o óleo, mas em alguns casos pode ser substituído por água (que é o caso do nosso projeto). É importante que o sistema hidráulico não tenha bolhas de ar, pois isto pode fazer com que a força aplicada no primeiro pistão seja utilizada para comprimir o ar na bolha em vez de mover o segundo pistão, fazendo com que o sistema perca sua eficácia

1.3.1 Como calcular a força aplicada no sistema

Para determinar o fator de multiplicação deve-se olhar o tamanho dos pistões. Vamos imaginar que o primeiro pistão tenha 5 cm de diâmetro (2,5 cm de raio), enquanto o segundo pistão tenha 15cm de diâmetro (7,5 cm de raio). O próximo passo é calcular a área dos dois pistões utilizando (π * r²), A área do primeiro pistão será 19,6cm² e a do segundo pistão será de 176,6 cm², ou seja, a área do primeiro é 9 vezes maior que a do segundo, o que significa que qualquer força aplicada no pistão 1 parecerá 9 vezes maior que o pistão 2. Portanto se for aplicado uma força descendente de 45 kgf no pistão 1, uma força ascendente de 400 kgf aparecerá no pistão 2. O único problema é que para erguer 1 cm do segundo pistão é necessário empurrar 9 cm no primeiro pistão.

[pic 3]

Acima temos um exemplo de um sistema hidráulico movido a pistão. Os freios de um carro são um exemplo de um sistema hidráulico movido a pistão, quando se pisa no pedal do freio, ele empurra o pistão do cilindro, quatro pistões secundários, um em cada roda, entram em ação para pressionar as pastilhas de freio contra o disco ou o tambor do freio para parar o veiculo. Dois cilindros essenciais controlam simultaneamente dois cilindros secundários, assim se um dos cilindros apresentarem problema ou vazamento ainda é possível frear o carro. Existem outros sistemas hidráulicos onde cilindros e pistões que são conectados por válvulas a uma bomba que fornece óleo com alta pressão.

1.4 Principio de Pascal

Blaise Pascal (1623-1662) foi um filósofo, físico e matemático francês que focou suas pesquisas em campos como a teologia, a hidrostática, a geometria (Teorema de Pascal) e os estudos das probabilidades e da análise combinatória. A unidade de pressão do SI recebeu o seu nome em sua homenagem. O princípio de Pascal aproveita os estudos da hidrostática, que mostram a variação da pressão sofrida em um ponto de um fluido em equilíbrio e é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido e paredes que o delimitam. Este exemplo de aplicação pode ser encontrado na prensa hidráulica, de um elevador hidráulico dos postos de gasolinas, no macaco hidráulico, sistema de freios, amortecedores e direção hidráulica.

1.4.1 Aplicação do calculo do principio de pascal

Na prensa hidráulica abaixo, os diâmetros dos tubos 1 e 2 são, respectivamente, 4 cm e 20cm. Sendo o peso do carro igual a 10 kN, determine:

[pic 4]

a) A força que deve ser aplicada no tubo 1 para equilibar o carro.

A área do tubo é dada por A= π R², sendo R o raio do tubo. Como o raio é igual a metade do diâmetro, temos R1=2cm e R2=10cm.

Como R2 = 5R1, a área A2 é 25 vezes a área A1, pois a área é proporcional ao quadrado do raio. Portanto A2 = 25 A1

Aplicando a equação da prensa, obtemos:

F1 / A1 = F2 / A2 ------------→ F1 / A1 = 10,000 / 25 A1

b) O deslocamento do nível de óleo no tubo 1, quando o carro sobe 20cm. Para obter o deslocamento d1 aplicamos:

D2 / D1 = A1 / A2 ---------→ 20 / D1 = A1 / 25 A1

1.5 Como funciona o sistema hidráulico

Quando colocamos duas seringas idênticas, cheias de água uma ligada à outra por meio de uma mangueira flexível (sem bolha de ar), criamos um sistema de ar, e quando apertamos o êmbolo da seringa A (conforme figura abaixo), a seringa B (que vamos chamar de atuador) automaticamente irá avançar o seu êmbolo com a mesma força e distancia aplicada.

[pic 5]

Para retornar o êmbolo do atuador, basta puxar o êmbolo da seringa A, criando uma depressão. Como a pressão no interior da seringa atuador será menor do que a pressão atmosférica, ela retornará seu êmbolo com as mesmas condições que forem aplicadas no êmbolo da seringa A , conforme figura abaixo.

[pic 6]

Os guindastes hidráulicos possuem elos e juntas, que são as partes estruturais. Os elos podem ser comparados com os ossos do braço e as juntas com as articulações que ligam dois ossos. Para movimentar um elo de um guindaste hidráulico devemos utilizar o seguinte conceito: a seringa que será o atuador ficará com a sua ponta fixa no elo 1, conforme figura abaixo.

[pic 7]

A extremidade do seu êmbolo ficará fixa no elo 2, ao aplicar uma força na seringa A, o atuador provocará assim uma rotação do elo 2, graças à sua junta e à maneira de como está ligado ao elo