Parte 1b - Geradores Hidraulicos

5/15/2018 Parte 1b - Geradores Hidraulicos

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BOMBAS HIDROSTATICAS

1 - INTRODU


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2/22 SISTEMAS HIDRAuLiCOS E PNEUMATICOS

-Nivel de ruido emitido.-Possibilidade de agrupamento com outras bombas.-Preco.

Define-se cilindrada como 0 volume de 6leo debitado pelo gerador quando 0 seu veio de accionarnento realizauma volta completa, estando os orificios de admissao e expulsao a pressao atmosferica,

a )

b)

Fig. 1

1.1 - G ERA DOR ELEMENT ARNeste caso dispomos de uma unica camara de volumevariavel, 0 que se con segue por dcslocacao do embolonum ou noutro sentido.Partin do da situacao da fig.a) e deslocando 0embolo noscntido representado, vemos que a camara vaiprogressivamente aumentando de volume 0 que provoca

uma depressao no fluido nela contido, obrigando aabertura da valvula de retencao Ie perrnitindo a aspiracaodo fluido contido no reservatorio.Deslocando agora 0embolo com 0 sentido representadoem c), a compressao do fluido contido na camara forca a

abertura da valvula de retencao 2 com a consequenteexpulsao do fluido para a zona de utilizacao. Neste casovamos obrigar a subida do cilindro representado a direita.A cilindrada desta bomba eIementar sera definida comosendo 0 volume titil da camara, nao considerando os

volumes mortos da mesma, ou seja:cilindrada=(TC.0A2/4).curso

Notar que este volume e superior ao que efectivamentee enviado para a utilizacao, Por um lado a cornpressao dofluido ate ao valor da pressao de trabalho implica umapequena reducao no volume do mesmo, por outro ladoexiste sempre uma fuga entre 0 cmbolo e a superficieinterior do cilindro, com conscquencias vantajosas doponto de vista de lubrificacao das superficies emmovimento relativo.E assim que aparece 0 conceito de rendimentovolumetr ico (1 1vol) desta bomba, que sera definidocomo sendo a razao entre 0volume cfectivamentc lancadona utilizacao, a uma dada pressao, e 0 volume que seriagerado a pressao atmosf6rica e na ausencia de fugas.o rendimento volumetrico para a generalidade dasbombas e (2 ) 95%), c depende essencialmente da pressao etambern, de algum modo, da velocidade de rotacao dabomba, especialmente a baixas rotacoes. Outros factorcsque influenciam este rendimento sao 0 desgaste que assuperficies de vedacao vao sofrendo ao longo da vida iitilcia bomba, e a viscosidade do fluido, que depcndc do tipode fluido usado e da temperatura de funcionamento.o rendimento mecanico (llrnec), tem em conta asperclas de energia provocadas pelos atritos mecanicos entreas partes com movimcnto relativo, bem como os atritoshidromecanicos resultantes das quedas de pressao nointerior da bomba provocadas pela passagcm do fluidopelas valvulas de expulsao, turbulencia nos orificios,atritos.etc. Estas perdas sao por vezes identifieadas comorendimentro manornetrico-nj;Finalmente 0 rendimento global do gerador llg,

sera 0produto dos dois:llg = Tlm e c-Il vol

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BOMBAS HIDROSTATICAS 3/22

1.2 SIMBOLOGIA.

{) ~ilindrada Fixa0 ~~ Cilindrada VariavelCom urn Sentido de Com dois Sentidos deCirculacao do Caudal Circulacao do Caudal

Fig. 21.3 . CLASSIFICAC;AO QUANTO A FORMA CONSTRUTIV A.

de Engrenagens Interiores Multicelulares

MaquinasVolumetric as

Direitas . ExterioresUnicelulares

de Parafuso Sem-Fim

de Palhetas Rot6ricasUnicclulares

Estat6ricas Multicelulares

de Embolos RadiaisEstrcla Simplesem Linha

Estrelas MultiplasAxiais

2 BOMBAS DE ENGRENAGENS2.1 . BOMBAS DE ENGRENAGENS EXTERIORES

Fig. 3

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E este 0 tipo de bornbas hidraulicas rnais difundido. Sao maquinas de cilindrada constante (vcr fig 4.), constituidasrnais cornurnente por urn par de rodas de dente recto, urna delas(2) prolongando-se nurn veio de accionarnento, e asegunda(3) rodando conduzida pcla anterior.Existern versoes construtivas em que aroda rnandante acciona duas ou rnais rodas, e rnuito raramerue utilizam-sedentados helicoidais ou em espinha.A engrenagern encontra-se alojada nurna carcaca, em que existern orificios para a admissao e expulsao.

4

~.1.1 - GERA


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crista do dente e a carcaca,Na construcao da direita existem rebaixos maquinados nas tampas laterais que garantem a equalizacao das pressoesnas carnara por eles abrangidas, fazendo-se a vedacao na zona proxima da entrada da bomba pois as Iorcas de pressao

actuando sobre os pinhoes apontam para a zona de aspiracao, reduzindo a folga entre dentes e carcaca nesta area. Coma conveniente localizacao destes rebaixos c tambem possivel reduzir os esforcos radiais.(Notar que devido ao que seacaba de expor e esta a area da superficie interna da carcaca que evidencia maior desgaste). Nas consuucoes, poucofrequentes, com tres rodas, sendo a central mandante e as duas mandadas colocadas simetricamente a esta, os esforcosradiais ficam compensados, assim como os binaries na roda central.

Presaao de exaustao Camara de Exaustao

Camara de Aspira


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0)

h l~ < : : r: < : : ! iIII

b)

1 t 501 7 - l 1 ANGULODEROTAC;lOJ ( j O " r UDA ENGRENAGEMZ

Fig. 8Uma outra tecnica utilizada quando se pretende diminuir esta pulsacao consiste em construir maquinas com doispinhoes em cada eixo, separados por uma placa intermedia e cujos dentes estao desfasados de meio passo. No seu

conjunto, comporta-se como duas bombas independentes, com colectores de admissao e escape comuns (fig. 9).Nas maquinas com dentado helicoidal, usualmente em espinha para evitar esforcos axiais importantes, consegue-se

uma menor variacao de pressao no oco dos dentes, com menor ruido associado, bern como menor ruido rnecanico,caracterfstica destas engrenagens, sendo a inclinacao da hclice limitada por forma a nao curto-circuitar os orfficios deentrada e safda, Sao contudo pouco usadas, devido ao custo elevado.

PlacaSeparadora

Fig. 9

Q

3.6%

t

2.1.4 - MATERIAlS DE CONSTRU


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0- ~ 0~ - ~" VI.~ T PO ; T Pc. c.VI )(- e L . I . I2.1.6 - cARACTERISTICAS

Fig. 10Preco relativamente baixo, seguranca de funcionamento mesmo em condicoes severas, born comportamento numalarga gama de viscosidades correspondentes aos fluidos hidraulicos corrcntes e aos oleos de lubrificacao, posicao demontagem indiferente, grande gama de velocidades de accionamento (nonnalmente entre 500 e 3000 rot/min), boascaracteristicas de aspiracao, construcao robusta.Como inconvenientes principais, ha a considerar a impossibilidade de variar a cilindrada, a dificuldade em suportarpressoes elevadas (em geral inferior a 210 bar), 0 mau comportamento a baixas velocidades de accionamento( inferiores a 500 rot/min), e a grande pulsacao de caudal, e consequente ruido.2.2 - BOMBAS DE ENGRENAGENS INTERIORESAs bombas de engrenagens interiores sao consrituidas por um pinhao interior (condutor) arrastando uma roda exteriorde dentado interior. 0 oleo e aspirado nos ocos dos dentes atraves da janela de aspiracao talhada nas tampas laterais etransportado para a camara de expulsao, A estanqueidade entre as duas camaras e conseguida de um lado atraves doengrenamento e do outro pelas cristas dos dentes em contacto com uma peca em forma de crescente solidaria dacarcaca, 0 pinhao interior sera tanto menor quanto mais elevadas forem as pressoes e a duracao da carga. E possivelreduzir 0 efeito das forcas de pressao sobre 0pinhao e aroda recorrendo a chumaceiras de sustentacao hidrostatica, poraplicacao de pres sao sobre os seus apoios em areas opostas aquelas em que age a pressao no interior da bomba. Talartiffcio permite a subida da pressao maxima para valores da ordem dos 160 bar. Alguns construtores, aproveitando 0aumento de pres sao produzido pelo engrenamento entre dentes, apresentam maquinas que podem suportar maiorespressOes(fig. 12)

Iona de.spira~io

corea dentada Pinhio

Su~entac;iohidrodin1micad.pressao

Fig. 11 . . . . .Fig. 12Em algumas unidades 0 recurso a duas bomb asligadas hidraulicamente em serie e com veio comum,

no interior de uma mesma carcaca admitem pressoesate 320 bar, com compressao feita em dois estagios(0-160/160-320 bar).Como caracterfsticas principais dcste tipo debombas destacam-se 0 menor nfvel de ruido quandocomparadas com as de engrenagens exteriores, c asmaiores velocidades de rotacao a que podem ser

sujeitas (ate 5000 rot/ min).

1~Andar 2~ Andar

pee bar p= 160 bar p: 320 bar

Fig. 13

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2.3 - BOMBAS DE PARAFUSOo funcionamento destas bombas assemelha-se ao avanco de uma porca, impedida de rodar, sobre urn parafuso emrotacao, sendo nesse caso a porca substituida por oleo (fig 14).A vedacao das camaras e assegurada pelo ajuste entre as superficies dos parafusos entre si e com a superffcieinterna da carcaca, Uma vez que neste tipo de bombas os volumes de oleo nao sofrem variacoes, 0 caudal geradoapresenta grande regularidade, A equilibragem axial das forcas de pressao que actuam sobre os parafusos consegue-seobrigando a que sobre os dois topos dos mesmos actuem identicas pressoes (figs 14/15). Algumas construcoesapresentam duplos parafusos sirnetricos, ambos conduzindo caudal para uma mesma saida central e sendo por issonaturalmente equilibrados em relacao aos esforcos axiais (fig 16).

Fig. 14As bombas de parafuso sem-fim sao constituidas por 2 ou mais parafusos de eixos paralelos e dentado helicoidal

de sentido inverso. Quando 0 passo da helice dos parafusos 6 pequeno, prevem-se engrenagens nos extremos dosveios para garantir a sincronizacao, pois 0 efeito de cunha 6 muito baixo (fig.16). Nas bombas de parafuso compas so de helice elevado, evita-se 0 inconvenicnte anterior, encontrando-se habitualmente 3 ou 5 parafusos sendo urncentral de grande diametro e os outros laterais, mais pequenos.

Fig. 15 Fig. 16Como principais vantagens temos: a pulsacao de caudal praticamcnte inexistente, pelo que sao utilizadas emmaquinas de precisao, funcionamento silencioso mesmo a alL:1Svelocidadcs, 0que as torna indicadas para utilizacaoem elevadores, hospitais e submarinos, grande gama de velocidades de accionamcnto (ate 30000 rot/min), boa

compacidade, boa durabilidade. Como inconvcnientes temos a considcrar, 0 preco elevado e 0 rendimcnto baixo efortemente depcndente da pressao.3 - BOMBAS DE PALHETAS3.1 - BOMBAS DE PALHETAS ROTORICAS3.1.1 - BOMBAS DE PALHETAS DE CILINDRADA FIXAAs bombas de palhetas rotoricas sao constituidas por um rotor cilfndrico com palhctas radiais, instalado numa caixacilindrica que Ihe 6 excentrica e contra cuja parede interior encostam e deslizam os bordos extemos dessas palhetas.Podem utilizar-se canais anulares nas tamp as da caixa para perrnitir a introducao de oleo, colectado da camara depressao, nas sedes das palhetas, de modo a mantc-Ias em perfeito contacto com 0 contorno periferico interior daeaixa. Na ausencia de prcssao, 6 a forca centnfuga que garante 0 cncosto das palhetas contra a caixa,

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As palhetas, movendo-se de A para B (fig.17), efcctuarn 0 transporte do Iluido da camara de aspiracao para aexpulsao, Para impedir 0 retorno do Iluido desta camara para a aspiracao, 0 recobrimcnto devera abarcar pelo menosduas palhetas. Ha solucoes que utilizam a deslocacao radial das palhetas para aumentar 0caudal. Neste caso, os canaisde alojamento das palhetas ora comunicam com a camara de aspiracao - durante 0 seu movimento de saida - oracomunicam com a camara de expulsao - durante 0 seu movimento de recuo.

Fig. 17Nas bombas de palhetas de cilindrada constante usa-se normalmente uma disposicao em duplicado e simetrica, dascamaras de aspiracao e expulsao, com 0 objectivo de equilibrar as Iorcas hidraulicas no rotor e diminuir assim asreaccoes nos respectivos apoios (fig.I8). Nesta disposicao, cada palheta trabalha duas vezes por cada ciclo e 0 seumovimento no respectivo canal so se da na parte do curso em que as pressoes aplicadas dos dois lados das palhetas

sao iguais. Esta construcao autoriza maiores pressoes de service.Para reduzir a pressao radial das palhetas sobre 0 estator, e portanto 0desgaste, utilizam-se duas laminas por canal(fig. 19), equilibrando-se assim, parcialmente, essa pres sao. Esta solucao garante urn melhor contacto, portanto, umamelhor vedacao entre as laminas e 0estator, podendo admitir pressoes mais elcvadas.

satoa oa pan-era

'\ I,transicao

D J

( a) ( b)

Fig. 18 Fig. 193.1.2 - BOMBAS DE PALHETAS DE ClLINDRADA VARIAVELSe a excentricidade for alterada por qualquer proccsso rnecanico, entao diminui 0 volume me aumenta 0volume m'(fig.20).Consequentemente, diminui a quantidade de oleo bombada cia aspiracao para a cxpulsao e aumenta 0 caudal deretorno atraves do volume m', isto e, a variacao cia excentricidade modi fica 0 saldo volumetrico do oleo bombado,por cada volta do rotor, da camara de aspiracao para a de expulsao, Varia, portanto, a cilindrada da bomba e com cIa 0

caudal gerado scm alteracao da velocidade de accionamento.Nestas bombas, 0 veio do rotor apoia-se em rolamentos com posicao fixa ceo estator que sofre deslocamcnto dasua posicao para se variar a excentricidade. Este deslocamento pode ser obtido por meios mecanicos ou hidraulicos,

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3.1.3 - BOMBA DE CILINDRADA VARIA VEL COM COMPENSADOR DE PRESSAOUrn dos processos mais simples de ajuste de cilindrada em funcao da pressao a que uma bomba de palhetas estasujeita, e 0 apresentado na figura 20. Nesta construcao as Iorcas de pressao sobre a superffcie interior do anelestat6rico 1, agem segundo a resultante F. Esta Iorca pode ser decomposta numa componente vertical, Fv, absorvidapelo taco 4, e outra horizontal, Fh, que actua sobre a mola 2. A tensao inicial desta mola , Fm, pode ser regulada poractuacao no parafuso 6. Por ajuste do parafuso 5 e possivel controlar a exentricidade maxima entre rotor e estator, ouseja 0 caudal maximo gerado pela bomba.

p1 p2Pressao

'"oa:i:ia:m m '

Fig. 20Enquanto Fh e inferior a Fm, 0 anel 1 permanece na posicao de cxcentricidade maxima, com 0caudal gerado pelabomba praticamente constante, reduzido unicamente pelo aumento das fugas internas a medida que a pressao sobe (A

a B na curva caracteristica-Fig.20). Quando a pressao atinge um valor tal que Fh e superior a Fm, 0 anel estatoricodesloca-se para a direita, comprimindo a mola por forma a establecer uma nova situacao de equilfbrio; a cilindrada dabomba, e logo 0 caudal por ela debitado, diminui (B a e na curva caractenstica). Se 0 circuito hidraulico alimentadopela bomba estiver em situacao de nao absorcao de caudal, a pres sao subira a um valor tal que a excentricidadepraticamente se anulara, gerando-se somente 0caudal correspondente as fugas intemas da bomba por forma a mantera pressao (ponto e). Para que a bomba seja 0 mais sensfvel possivel a variacoes de pressao utilizam-se molasdiferentes para diversas pressoes maximas de funcionamcnto (maxima inclinacao do tramo Be).3.1.4 - PULSA


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de cilindrada variavel se utiliza elevado mimero de palhetas, por exemplo ]5, nas bombas de cilindrada fixa aparecemruimeros mais reduzidos, por exemplo 5 palhetas por excentricidade.Para evitar a brusca deslocacao radial das palhetas quando da sua entrada na zona da camara de expulsao - evitando-se, assim, a pulsacao acentuada da pressao por efeito das consequcntcs flutuacoes de volume des sa camara - devera serespecialmente cuidado 0 tracado da curva de transicao entre dois arcos de circulo separadores das camaras (Fig. 18).Com a solucao aprcsentada conseguem-se realizacoes construtivas que apresentam uma pulsacao de pressaorelativamente ao valor medio dessa pres sao da ordem de 1,5% a 2%.Como sobressai do grafico da fig. 21, uma bomba com mimero de palhetas par (p. ex. 14) tem uma mesmapulsacao de caudal que uma bomba identica que tivesse somente metade do mimero de palhetas, se impar (neste caso7). Por esta razao nas bombas de cilindrada variavcl, nao sendo possfvel recorrer a mesma geometria construtiva quefoi referida no inicio para as de cilindrada fixa, utiliza-se um grande mimero Impar de palhetas.3.1.5 - CARACTERISTICASComo vantagens, a pulsacao de caudal fraca, funcionamento mais silencioso que as bomb as de engrenagens, apossibilidade de variar a excentricidade e logo a cilindrada.Como inconvenientes, a sensibilidade ao desgaste devido a menor robustez mecanica, rcndimentos inferiores aosdas bombas de engrenagens, pressoes de trabalho baixas (normalmente ate 200 bar para cilindrada fixa e 160 bar paracilindrada variavel).3.2 - BOMBAS DE PALHETAS ESTATORICASNeste tipo de bombas (fig.22) as duas palhetas estao montadas na carcaca mantendo-se em contacto com um rotorovalizado por aplicacao da pressao de trabalho da bomba. Nas situacoes em que esta c baixa 0 contacto e garantidopor molas. A montagem de dois rotores sobre 0mesmo veio e desfazados de 90 garante uma excelente regularidadede caudal.

CORTE AB

Fig. 224 - BOMBAS DE f:MBOLOS.A aplicacao cada vez mais generalizada de pressocs elevadas exige bombas que admitam folgas reduzidas (3 a 61lm)entre os orgaos em movimento 0que so pode ser eonseguido atraves de bombas de emboles.Presentemente, sao as bombas mais utilizadas, nao so por perrnitircm utilizar prcssoes elevadas (correntemente350 bar a 700 bar para casos especiais) mas tambcm por apresentarem bons rendimentos volumetricos - de 95 a 98%para pressoes de 150 bar a 350 bar - e mecanico, eIevada resistencia ao desgaste e alta fiabilidade.Tern bom comportamento mecanico quer a baixa quer a alta velocidade (ate 4000 rot/min) c pela sua estruturaintrinsecamente robusta prcstam-se a obtencao de caudais elevados (milhares de l/min).As bomb as de embolos podem agrupar-se, quanto a forma de disposicao dos cilindros, segundo a classificacaoseguinte:

BOMBASDE

EMBOLOS

barrilete rotativo ...

em linha

radiais .multicelularesunicelularcs

axiais . barrilete fixo

estrcla de cilindros fixaestrela de cilindros rotativa

eixos alinhadoseixos oblfquos

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Em cada urn destes tipos realizam-se bombas de cilindrada fixa ou variavel. Sao, tambem, fabricadas para autilizacao quer em sistemas hidraulicos abertos quer em fechados.4.1 - BOMBAS DE EMBOLOS EM LINHA.As bombas deste tipo sao geralmente adoptadas para pressoes elcvadas e pequenos caudais.Tern em geral poucos cilindros, 3 ou 4 (fig 23).

l-Culassa2-Tampa3-Conduta de aspiracao4-Cambota5,6-Rolamentos7-Carter8-Patim9-Valvula de exaustao 56 7

Fig. 23Uma variante deste tipo e a montagem em linha rmiltipla, nomeadamente: dupla, em oposicao; tripla, em Y; equadrupla.ern cruz. Usam-se com 2,3,4,6,8 e, mais raramente, 12 cilindros. Com 2 cilindros em oposicao a bomba

poderia c1assificar-se como radial.Mecanicamente, sao constituidas por blocos de cilindros e urn carter onde se aloja urn veio de excentricos queacciona os embolos. Os excentricos sao distribuidos angularrncntc em partes iguais, resultando correspondentementedesfasadas as ondas de caudal geradas por cada cilindro,Se equipadas com valvulas de admissao e expulsao por cada cilindro, tern ai uma Iimitacao no accionamento avelocidades elevadas, porquanto a velocidade do 6leo na admissao gera na passagem pelas valvulas de admissao umaqueda de pressao que pode originar cavitacao,Urn excmplo deste tipo de bombas e a bomba de injeccao utilizada nos motores Diesel, com a particularidade deser de cilindrada variavel, sendo a variacao feita, geralmente, atraves da rotacao de uma camisa com janelas deadmissao, relativamente ao embolo que tern talhada uma rampa em helice, Consegue-sc, assim, variar 0 curso iitildos embolos (Fig.24).

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l-Saida2-Valvula de expulsao3-Camara de aspiracao4-Furo de admissao

5-Cilindro6-Pistao7-Taco8-Veio de regulacao

Cilindro

Ponto mortoinferior

Pistao Aresta deHe qulacao

Inicio FimCaudal maximo

Rebaixo Rebaixo Orificios delongitudinal anular adrnisaao

Caudal parciallntcio Fim Ponto mortoinferior

Caudal nulo

9-Camisa de regulacaolO-Molal-Cabcca do pistao12-Taco

Fig. 24

13-Rolamento de agulhas14-Arvore de cames15-Bomba auxiliar16-Filtro

17-Bomba manuallS-Bujao de purga19-Entrada de oleo

4.2 - BOMBAS DE tMBOLOS RADIAlS.Estas bombas podem ser classificadas segundo a sua forma construtiva fundamental como de Estrcla de CilindrosFixa ou de Estrela de Cilindros Rotativa.Nas primeiras, 0efeito volumetrico C obtido por meio de um exccntrico no veio de accionamento (fig.25/26); nassegundas, e por meio de uma came periferica (fig.27) ou de um anel exterior excentrico (fig.28 e fig.29). Nasbombas com came periferica, 0 contacto das hastes em bolos e efectuado por urn intermedio de patins, roletes ou

esferas (fig.27); e nas de anel excentrico, em geral, por patins (fig.29 e 30). Nas bombas de estrcla fixa, 0 contactodas hastes dos embolos com 0 excentrico 6 feito, em geral, por patins (fig.31).E possivel construir bombas de embolos radiais de cilindrada variavel pelo recurso a dispositivo que faca variar aexcentricidade quer do veio - caso das bombas de estrela Iixa (fig.25) - qucr do anel exterior - caso das bombas deestrela rotativa (fig.28 e 29).

D f e d

a) b)Fig. 25

c)

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A alimentacao da bomba representada na figura 25 e fcita cxtcriormente com comando da aspiracao e da expulsaopor meio de alavancas. A gaveta g ora dcscobre a janela de aspiracao A, ora a janela de expulsao B, con forme aposicao do excentrico h montado no veio de accionamento e que comanda as alavancas ie j.A recuperacao da gavetae assegurada pela mola.Esta bomba tern a particularidade de ser de cilindrada variavel, 0 comando de variacao de cilindrada pode ser vistono corte representado na figura 25 a). 0 excenrrico a e desdobrado em dois, urn interior C e outro exterior D.

valvula deexpulsaosaida

orificio deentrada

valvula deadrnlssac

Fig. 26

distribuidorcilindricofixe estrelarotativaembole comesfera decontacto

cameperlterica

Fig. 27Nas bombas com estrela de cilindros rotativa (fig.28) 0 bloco de cilindros d consutui um tambor rotativoinstalado no interior de urn anel (estator). Os eixos f guiam os embolos e ao longo do anel por interrnedio de doisroletes g. Dado que 0 anel e excentrico em relacao ao veio de accionamento a, e consequentcmente, em relacao ao

tambor, impoe aos embolos um movimento alternativo quando estes se deslocam com 0 tambor.

Fig. 28

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80MBAS HIOROSTATICAS 15/22

o movimento do tambor e aproveitado para se fazer a distribuicao, isto e , 0enchimento e a dcscarga dos cilindros.Na fig.28 as ligacoes a aspiracao e a expulsao sao feitas no espelho do corpo b.A cilindrada destas bombas depende naturalmente da excentricidade do anel-guia (estator), 0 qual pode ser deposicao ajustavel scm grande complicacao mecanica, Elas podem scr, portanto, de cilindrada variavel.4 2 6

8 9 5 3Fig. 29

A 8 c

" ~ ' i a > . ~ ,. . ~ . ; . . . , ~ ~ .~ h; - . ; ; ' , . " ~ l R /t " , - - ' , ' ' . , _ . ' , : / /' VT~~ I

Fig. 30As elevadas pressoes de contacto entre os embolos c 0 cxcentrico, no easo das maquinas de estrela fixa, ou anel

estatorico nas de estrela rotativa, levaram a utilizacao de tecnicas de compensacao hidrostatica postas em evidencia nafigura 31(estrela fixa). A descarga localizada do esquema 1, e fortcmcnte reduzida em 2, por emprcgo de um patim erotula, necessaria para manter 0ajuste corn 0excentrico, e ainda melhorada em 3, fazcndo aparecer a pressao reinanteno interior do cil indro na superffcie de encosto, controlando por um lado a pressao de contacto entre 0 patim e 0ex cen trico , e p romo ven do a Iubrificacao,

Fig. 31As bombas de embolos radiais que descrevcmos aprescntam as seguintes vantagens:Construcao relativamente simples, compacta e robusta; reduzida irregularidade de caudal, dada a possibilidade deserem construidas com elevado ruimero de cilindros.Para as bombas de estrela rotativa ha que ter em consideracao alguns inconvenicntes: as pcquenas areas das janelas

do distribuidor rotativo impedem que as bombas, na maioria dos casos, sejam auto-aspirantes; maquinagem diffcildas superficies do distribuidor rotativo; velocidades elevadas no contacto com 0estator.As bombas de embolos radiais sao adequadas para altas pressoes e caudais medics.Constroem-se bombas de embolos radiais com duas ou mais estrelas associadas 0 que permite a obtencao de

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maiores caudais e de menor grau de irregularidade (fig. 32).P

..~

s6Fig. 32

4.3 - BOMBAS DE EMBOLOS AXIAISAs bombas deste tipo sao de construcao muito compacta e tern uma Iarguissima aplicacao,o bloco de cilindros, chamado barrilete, toma a forma de urn tambor com cavidades cilindricas dispostas em tornodo seu eixo e paralelamente a este.o barrilete pode ser de aco, de bronze ou de aco com cilindros encamisados a bronze.o sistema de imprimir movimento linear alternativo aos emboles toma diferentes formas podcndo distinguir-se osseguintes grupos:

Barrilete FixoEixos alinhados

(Prato Oscilante)(Prato Inclinado)

Barrilete Rotativo Eixos Oblfquos (Barrilete Inclinado)Nas bombas de barrilete fixo (fig.33 e 34 ), 0movimento alternativo 6 provocado por meio de um prato inclinado

solidario com 0veio de accionamento. 0 encosto dos embolos, que desernpenham des pr6prios a funcao de bielas,ao proto 6 assegurado por molas helicoidais alojadas no interior dos cilindros. 0 curso efcctivo dos cmbolos dependeobviamente da inclinacao do prato (a). A cilindrada e, pois, funcao de a. Para evitar 0 atrito dos extremos dosembolos contra 0 prato de accionamento, este 6 normalmente provide de urn rolamento axial que ocupa toda a suaa r e a (Fig. 34).

~:2JB: . ..f:r

}


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Fig. 34o sistema de valvulas adrnissao /expulsao podc ser classico, por valvulas de rctcncao, por combinacao destas comjanelas de admissao abertas pelos proprios emboles, por prato distribuidor ou uma combinacao deste com valvulas de

retencao (fig.33 e 34). A bomba reprcsentada na (fig.33) tern valvulas anti-retorno para a expulsao e sistema dedistribuicao para a admissao realizado no proprio prato de aceionamento altemativo cIosernbolos-sistema "Leduc".Nas bombas com barrilete rotativo e eixos alinhados (fig.35 e 36) a disposicao dos orgaos mecanicos e

semelhante a anterior, simplesmente 0prato inclinacIo e Iixo e 0barril etc e rotativo ja que e solidario com 0 veio. Adistribuicao admissao/expulsao e normalmente realizada por um espelho (plano ou concave) provido de cavidadesadequadas, contra 0qual encosta 0 topo do barrilcte oposto aquele donde cmergem os ernbolos - ou bielas respectivas,se independentes. 0 encosto do barrilete com 0 espelho e assegurado pela propria pressao existente nos cilindrosalem de outros meios auxiliares (tais como molas)(fig. 35 e 36). 0 cncosto permanente dos embolos ao pratoinclinado pode ser mantido quer por meio de molas, quer por rncio de bielas articuladas (fig.35 e 36).

Fig. 35o facto do prato inclinado nao scr rotative pcrrnite, com relativa facilidade, criar dispositivos para variar a sua

inclinacao, Como a cilindrada e funcao desse angulo tCI11-se,assim, bombas de cilindrada variavel, 0 angulo deinclinacao do prato e mantido dentro de valores relativamente pequenos 15), para evitar 0 aparecimento de esforcosradiais elevados nos emboles. Para evitar altas velocidades tangenciais na disiribuicao das bombas de elcvado caudal,existe uma variante ao desenho do barrilete que consiste em dispor os cilindros segundo linhas convergentes com 0

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18 /22 SISTEMAS HIDRAuLiCOS E PNEUMATICOS

seu eixo de rotacao (Fig. 37).

ceao as setae (entrada)(most radD des locadoa 90~)

Fig. 36

Fig. 37Nas bombas de barrilete rotativo e eixos obliquos (fig. 38) 0 veio de entrada termina num prato de accionamento

que lhes e perpendicular e ao qual sao ligadas as bielas articuladas dos ernbolos. 0 barrilcte 6 arrastado na rotacaopelos embolos. A obliquidade necessaria ao accionamento alternativo dos embolos e dada pela inclinacao do barrileteque e guiado por um pino central.

Fig. 38Considerando a direccao de projeccao do eixo do barrilete, a trajectoria dos centros dos cmbolos e uma circunferenciade diametro 0B, enquanto os extrcmos articulados das bielas no prato, obrigados a descrcver uma trajcctoria iambemcircular, mas num plano perpendicular ao eixo do veio de saida, tern uma trajectoria eliptica quando projectadasegundo a direccao do eixo do barrilete, com 0 eixo maior igual ao diametro 0A. Este facto obriga a introducao deuma rotula entre a haste (biela) e 0 embolo (fig.39 ). Do lado direito da figura esta representada uma solucao decompromisso que reduza a amplitude de oscilacao das bielas, indicada pelas flechas. 0 movimento oscilante dasbielas, durante uma rotacao da bomba, tera uma amplitude que depende da inclinacao do barrilete.

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oA

Fig. 39o angulo de inclinacao e habitualmente limitado a valores da ordem dos 28, pois que angulos maiores impoernum diametro maior dos furos dos embolos onde sc alojam as bielas, que podera ser incompativel, do ponto de vistada resistencia, com 0 diametro exterior dos mesmos (paredes dos embolos demasiado finas). Em construcoes comangulos de inclinacao do barrilcte superiores (ate 40), utilizam-se embolos com configuracao esferica, Neste casonao e possivel conseguir a sincronizacao do movimenio do barrilete por arras to dos ernbolos, pelo que se utiliza umpar de engrenagens c6nicas (figAO). Mais recentemente um construtor aprescntou um modelo de bomba com angulode 40~,que dispensa a transmissao por engrenagens (figA1 ).

Fig. 40 Fig. 41A distribuicao (admissao/expulsao) e feita, como j a seapontou para outros tipos, por meio de um espelho (planoou concave) com cavidades adequadas, e contra 0qual semantem encostada a base do barrilete por accao da pres saohidraulica e de molas norrnalrncnte montadas no pinocentral.o angulo de inclinacao do barrilete e parametrofundamental a influir na cilindrada. Por isso, estas bombaspodem ser construfdas na versao de cilindrada variaveldesde que providas de dispositivos que permitam variar ainclinacao do barrilete (fig. 42)

Fig. 42

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4.4 - GRAU DE IRREGULARIDADE DO CAUDALA expressao do grau de irregularidade do caudal para bombas de embolos axiais, e identica a apresentada para asbombas de palhetas, ternos pois de considerar tambem os casos de 0 ruimero de pistoes ser par ou impar (Fig.43).Sao usuais as versoes de bombas axiais com 5 e 7 pistoes, uma vez que urn mimero mais elevado traria problemasconstrutivos por dificuldades de instalacao no barrilete e aumento de custos.A fig 44 diz respeito a bombas de cmbolos radiais.

0.15.---==---------0.10.05

o

0.15~---------------------0.10.05

o56789101112 56789101112

NOmero de pistoss NOmero de pistoasFig. 43 Fig. 44

5 - AGRUPAMENTOS DE BOMBAS.Nas maquinas com duas pontas do veio acessiveis, c possivcl executar montagem de varias bombas com veio deaccionamento comum, dita "em tandem". Apresentam-se em baixo alguns agrupamentos possiveis.

Engrenagens+ Engrenagens Palhetas- Pathetas

Palhetas- Engrenagens Pistoes Radiais+EngrenagensFig. 456 - MONT AGEM DE BOMBAS.As bombas podem ser fixadas por interrnedio de flange frontal ou de patas (fig. 46/47), encontrando-se algumas

maquinas em que 0mesmo modelo pode ser fornecido quer numa versao quer noutra.o acopulamento ao motor de accionamento primario variara de acordo com 0 tipo deste. Caso se trate de ummotor electrico e usual 0emprego de acopulamentos elasticos, por forma a eliminar os problemas de desalinhamentodos veios (fig.47). Em momtagens que nao permitam a ligacao dirccta, a transmissao podera ser fcita por meio de

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polias e correia, obrigando a utilizacao de rnaquinas com apoios reforcados para absorver esforcos radiais (fig. 48).

Fig.46 Fig.47Em aplicacoes com primano constituido por motores de explosao, como por exemplo em vefculos, 0

acopulamento podera ser feito directamcnte a caixa de velocidades, por engrenagem montada no veio da bomba(fig.49).

t

Fig.48 Fig.49

Quando a bomba e montada directamcnte imersa no reservatorio alguns modelos de bombas dispensam carter(fig.50), ou colector de admissao (fig.51).

Fig.50 Fig.51

Com accionamento por motor clcctrico, caso nao seja possivei a montagem "em tandem" de duas bombas, podemempregar-se motores com duas pontas de veio, caso em que cada uma das bombas rodara em scntido difercnte (fig.52)

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Fig. 52

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Parte 1b - Geradores Hidraulicos