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<strong>Hidráulica</strong><br />
Bombas de Pistões Axiais<br />
William Koch<br />
Técnico em Eletromecânica • Senai Paranaguá • 7 de outubro de 2008<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 1
Índice<br />
Bombas de Pistões Axiais! 2<br />
Definição 2<br />
Introdução 2<br />
Princípio de Funcionamento! 3<br />
Formas Construtivas! 4<br />
Bombas de Prato Inclinado 4<br />
Prato Fixo 4<br />
Prato Rotativo 5<br />
Bombas de eixo inclinado 6<br />
Bombas Variáveis 7<br />
Bombas Ajustáveis 7<br />
Bombas Auto-Ajustáveis 8<br />
Características Gerais! 9<br />
Aplicações! 10<br />
Bibliografia 11<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 1
Bombas de Pistões Axiais<br />
Definição e introdução às bombas hidráulicas e bombas de pistões axiais<br />
Definição<br />
A finalidade de uma bomba hidráulica é a de transformar energia mecânica<br />
em energia hidráulica, utilizando para isso uma energia primária, que normalmente<br />
é elétrica (Motor elétrico) ou térmica, através do uso de motores de<br />
combustão interna nos casos onde seja necessária maior mobilidade do sistema<br />
como um todo.<br />
Em aplicações industriais é mais comumente acionada por motores elétricos,<br />
devido à fácil instalação e substituição, manutenção simples e baixo custo.<br />
Fig. 1. Visão interna de uma bomba de pistões axiais Rexroth<br />
Introdução<br />
Existem diversos tipos de bombas hidráulicas, cada uma com uma variedade<br />
de formas construtivas e funções adicionais de forma a atender melhor cada<br />
tipo de aplicação. As bombas de pistões axiais podem ser encontradas em 3<br />
formas construtivas, e podem ter fluxo fixo, ajustável ou até mesmo auto-ajustável,<br />
caso em que podem ser ajustadas durante o trabalho através de sistemas<br />
de controle automatizados.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 2
Princípio de Funcionamento<br />
Teoria de funcionamento das bombas de pistões axiais<br />
As bombas de pistões axiais funcionam com base no movimento retilíneo alternativo<br />
dos pistões nos cilindros do tambor, movimento este que consiste no<br />
pistão ser empurrado para fora do cilindro por uma mola, enchendo o cilindro<br />
de fluído, que posteriormente é pressurizado quando o movimento rotativo da<br />
bomba empurra o pistão novamente para dentro do cilindro.<br />
Fig. 2. Movimento de pressurização dos pistões no tambor<br />
Na figura acima é possível identificar o movimento que o pistão faz desde o<br />
enchimento do cilindro com fluído até o momento em que o fluído atinge a<br />
pressão máxima e é expelido.<br />
Fig. 3. Ciclo do pistão<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 3
Formas Construtivas<br />
Formas construtivas e tipos de bombas de pistões axiais<br />
BOMBAS DE PRATO INCLINADO<br />
Prato Fixo<br />
Nas bombas de prato fixo, o tambor é quem recebe o movimento rotativo<br />
transferido pelo eixo. Nestas bombas, o contato entre os pistões e o prato inclinado<br />
é feito com o uso de uma placa de desgaste, que é uma coroa com<br />
rasgos circunferenciais que servem de sede para o encaixe do ponto de contato<br />
do pistão com o prato inclinado. Deste modo o custo de manutenção da<br />
bomba é reduzido, pois os pistões apresentam menor desgaste durante o trabalho.<br />
Fig. 4. Seção de uma bomba de prato fixo<br />
Durante o funcionamento, cada pistão ao recuar cria um vácuo no cilindro,<br />
puxando o fluído através da placa de válvulas, assim que o pistão alcança sua<br />
abertura máxima chega ao segundo rasgo da placa de válvulas, onde se inicia<br />
o processo de pressurização e descarga, em que o fluído é forçado para fora<br />
do cilindro conforme exemplificado na figura 3.<br />
Neste tipo de bomba o controle de entrada e saída do fluído nos cilindros é<br />
feita com a placa de válvulas, que é um anel fixo com dois rasgos, cada um<br />
ocupando metade da placa, sendo um para entrada e outro para a saída do<br />
fluído, conforme detalhado na figura 5.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 4
Fig. 5. Funcionamento da placa de válvulas<br />
Como principal desvantagem, este tipo de bomba apresenta forças laterais<br />
variáveis entre os pistões e os cilindros, causando um desgaste irregular e até<br />
mesmo travamentos. A pressão de trabalho e o ângulo do prato influem diretamente<br />
nestas forças laterais, e para minimizá-las utiliza-se no máximo um<br />
ângulo de 18º no prato, o que faz com que este tipo de bomba possua cilindradas<br />
menores que outros modelos.<br />
Prato Rotativo<br />
A forma construtiva com prato rotativo é mais utilizada para motores de pistões<br />
axiais. Neste tipo de bomba, o tambor é fixado à carcaça da bomba, e o<br />
prato inclinado é fixado ao eixo, recebendo sua energia de rotação, e transmitindo-a<br />
aos pistões, que através do movimento retilíneo oscilatório puxam em<br />
empurram o fluído.<br />
A maior diferença entre as formas construtivas de prato fixo e de prato rotativo<br />
é que com o uso do tambor fixo nas bombas de prato rotativo, se faz necessário<br />
o uso de válvulas indivíduais para controle de entrada e saída de fluído<br />
para cada um dos cilindros no tambor, e todas estas válvulas devem trabalhar<br />
de forma sincronizada, permitindo que a bomba trabalhe de forma suave e<br />
sem travamentos.<br />
O uso obrigatório de válvulas individuais e a necessidade de sincronismo entre<br />
estas faz com que este tipo de bomba seja de custo maior, sendo esta a<br />
desvantagem que levou este modelo a praticamente nem ser utilizado para<br />
bombas, e sim para motores.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 5
BOMBAS DE EIXO INCLINADO<br />
Neste tipo de bomba, o prato não possui inclinação e é mais conhecido por<br />
flange de acionamento, já que faz transmissão direta aos pistões. Os pistões<br />
são acionados com o uso de articulações esféricas pelo flange de acionamento.<br />
Fig. 6. Seção de uma bomba de eixo inclinado<br />
Assim como as bombas de prato fixo, as bombas de eixo inclinado também<br />
utilizam uma simples placa de válvulas fixa para controle de entrada e saída<br />
do fluído.<br />
Uma grande vantagem deste tipo de bomba sobre as de prato inclinado é o<br />
fato de não haver forças laterais nas guias dos pistões, evitando o desgaste<br />
prematuro da bomba e permitindo o trabalho com pressões mais altas e ângulos<br />
de inclinação maiores, chegando a até 45º, obtendo consequentemente<br />
cilindradas muito maiores.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 6
BOMBAS VARIÁVEIS<br />
Além das bombas de fluxo e pressão fixos como as detalhadas acima, existem<br />
também diversas variações construtivas que permitem o ajuste de fluxo e<br />
pressão.<br />
Basicamente, para se variar o fluxo de uma bomba de pistões axiais basta alterar<br />
o seu ângulo de acionamento dos pistões, ou seja, nas bombas de placa<br />
inclinada, altera-se a inclinação da placa, e nas de eixo inclinado deve-se modificar<br />
a inclinação do eixo, deste modo será alterado o curso dos pistões que<br />
consequentemente pressionarão mais ou menos fluído em cada ciclo.<br />
Bombas Ajustáveis<br />
Nas bombas ajustáveis há um pistão em contato com o prato inclinado, este<br />
pistão é acionado por um parafuso, que ao ser apertado reduz o fluxo da<br />
bomba, e ao ser afrouxado aumenta-o.<br />
Neste tipo de bomba o ajuste é feito manualmente, é utilizada para se obter<br />
ajuste fino em aplicações específicas.<br />
Fig. 7. Bomba ajustável manual<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 7
Bombas Auto-Ajustáveis<br />
As bombas auto-ajustáveis seguem o mesmo princípio das bombas ajustáveis,<br />
mas ao invés de permitirem o ajuste manual para pequenas correções,<br />
permitem o ajuste contínuo através de sistemas de controle automatizado,<br />
envolvendo sensores, CLPs e etc.<br />
Com este tipo de bomba é possível manter níveis de pressão constantes<br />
mesmo com variações de fluxo.<br />
Fig. 8. Bomba servo-acionada<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 8
Características Gerais<br />
Detalhes característicos das bombas de pistões axiais<br />
As bombas hidráulicas de pistões axiais apresentam:<br />
•Alto rendimento volumétrico, por volta dos 95%;<br />
•É o tipo de bomba que aceita as maiores pressões de trabalho, chegando<br />
até a 700 bar, ou seja, algo em torno de 715 Kgf/cm2;<br />
•A rotação máxima de trabalho é na faixa das 11.000 RPM.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 9
Aplicações<br />
Tipos de Aplicações<br />
Na área industrial, comercial e móbil são aplicados em levantamento e movimentação de cargas<br />
em:<br />
•Caminhões Caçamba;<br />
•Equipamento móbil;<br />
•Equipamentos de Perfuração;<br />
•Escavadeiras e Veículos Pesados em geral;<br />
•Guinchos;<br />
•Guindastes;<br />
•Máquinas Ferramentas;<br />
•Navios Tanque;<br />
•Prensas hidráulicas;<br />
•Veículos especiais.<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 10
BIBLIOGRAFIA<br />
Irlan Von Linsingen. “Fundamentos<br />
de Sistemas Hidráulicos.” Florianópolis:<br />
Editora da UFSC, 2003.<br />
“Introdução à <strong>Hidráulica</strong>.” Senai-PR.<br />
Arivelto Bustamante Fialho. “Automação<br />
<strong>Hidráulica</strong> - Projetos, Dimensionamento<br />
e Análise de Circuitos.”<br />
São Paulo: Editora Érica, 2004.<br />
Bosch Rexroth Brasil.<br />
“www.boschrexroth.com.br”<br />
Bosch Rexroth.<br />
“www.boschrexroth.com”<br />
RCH Automação “http://<br />
www.rch.com.br”<br />
Wikipedia “http://en.wikipedia.org/<br />
wiki/Axial_piston_pump”<br />
Wikipedia Português “http://<br />
pt.wikipedia.com”<br />
Edir dos Santos Alves. “Introdução à<br />
<strong>Hidráulica</strong>.” RS: FengPUC<br />
Parker Training. “Tecnologia <strong>Hidráulica</strong><br />
Industrial.” Jacareí - SP: Julho<br />
de 1999<br />
http://news.thomasnet.com<br />
http://home.planet.nl/~brink494<br />
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