Helder Anibal Hermini
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Elementos pneumáticos de movimento
retilíneo
Cálculos de cilindros
Elementos pneumáticos de movimento
giratório
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Cilindros
pneumáticos
Movimentos
retilíneos
Motores
pneumáticos
Movimentos
rotativos
Energia
pneumática
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Acionados por ar comprimido de um só lado.Em geral, o
retrocesso é feito por mola ou força externa. Em cilindros de
ação simples com mola, o curso do embolo é limitado pelo
comprimento desta. Normalmente, o comprimento máximo de
curso é de aproximadamente 100 mm.
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O ar comprimido movimenta o êmbolo do cilindro de
ação dupla, havendo realização de trabalho nos dois sentidos. A
princípio,o curso do embolo é ilimitado.
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São compostos por dois cilindros de ação dupla, os
quais formam uma só unidade. Desta forma, com
simultânea pressão nos dois êmbolos, a força é uma soma
das forças dos dois cilindros. Esta unidade é usada p/
obtenção de grandes forças em locais onde não se dispõe
de espaço p/ utilização de cilindros de maior tamanho.
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Força do êmbolo
A força do êmbolo depende:
• Da pressão do ar;
• Do diâmetro do cilindro;
• Da resistência de atrito
• Dos elementos de vedação.
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Força teórica do êmbolo
Fteórica = P. A
Força teórica
do êmbolo
Pressão de
Trabalho
Superfície útil
do êmbolo
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Força efetiva do êmbolo do cilindro de ação simples
Fefetiva = P. A – (Fatrito +Fmola)
Força
efetiva do
êmbolo
Pressão de
Trabalho
Superfície útil
do êmbolo
Força de
Resistência de
atrito
Força da mola
de retrocesso
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Força efetiva do êmbolo do cilindro de dupla ação
Avanço
Fefetiva  P . A - Fatrito
A é a superfície
útil do êmbolo
 D .  2
  r .
A  
 4 
2
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Força efetiva do êmbolo do cilindro de dupla ação
Retrocesso
Fefetiva  P . A - Fatrito
A’ é a superfície
útil do êmbolo

A  D  d
4

2
2

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Comprimento do curso
O comprimento do curso em cilindros pneumáticos
não deve ser maior do que 2000 mm. A pneumática não é
mais rentável para cilindros de diâmetro grande e de curso
muito longo, pois o consumo de ar é muito grande.
Em cursos longos, a carga mecânica sobre a haste
de êmbolo e nos mancais é grande.
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Velocidades do cilindro
A velocidade do cilindro depende:
Da carga,
Da pressão de ar,
Do comprimento da tubulação entre a válvula e o cilindro,
Da vazão,
Da válvula de comando,
Pelo amortecimento dos fins de curso.
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Velocidades do cilindro
As velocidades do êmbolo em cilindros normais
variam entre 0,1 e 1,5 m/s.
A velocidade do êmbolo pode ser regulada com
válvulas apropriadas. Válvulas reguladoras de
fluxo e válvulas de escape rápido, são usadas
para velocidades menores ou maiores.
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Consumo de ar
É importante conhecer o consumo de ar da instalação
para poder produzi-lo e para saber quais as despesas de
energia.
Em uma determinada pressão de trabalho, num
determinado diâmetro e num determinado curso, o
consumo de ar (Q) é dado por:
Q = Relação de compressão . Superfície do êmbolo . curso
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Consumo de ar
Relação de compressão
pe2 101,3 pressãode trabalho

em kPa baseada ao níveldo mar
pe1
101,3
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Fórmulas para o Consumo de ar
Cilindros de ação simples
d2. π
Q  s.n.
. relaçãode compressão(l/min)
4
Cilindro de ação dupla


 D2 . π
D2 - d 2 . π
Q  s .
s.
4
4


. n . relaçãode compressão(l/min)

onde
Q = Consumo de ar (l/min)
s = Comprimento do curso (cm)
n = Ciclos por minuto
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Exemplo: Calcular o consumo de ar de um cilindro de ação dupla com 50 mm
de diâmetro, diâmetro da haste de 12 mm e 100 mm de curso submetido a uma
pressão de trabalho de 600 kPa e o cilindro faz 10 ciclos por minuto.
1o Passo: Cálculo da Relação de Compressão:
101,3 pressãode trabalho 101,3kPa  600 kPa 701,3kPa


 6,9
101,3
101,3kPa
101,3kPa
2o Passo: Cálculo do Consumo de Ar:


 D2. π
D2 - d 2 . π
Q  s .
s.
4
4


. n . relaçãode compressão




25 cm2 . π
25 cm2 - 1,44 cm2 . π
Q  10 cm .
 10 cm .
4
4

Q  196,25cm3  184,94 cm3 . 10 min-1. 6,9


Q  381,2cm3 . 69 min-1
Q  26302,8cm3 /min  26,3l/min

-1
. 10 min . 6,9

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Transformam a energia pneumática em
movimento de giro. São os motores de ar
comprimido.
Aplicações:
•Manipulação.
•Transporte.
•Dispositivos.
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Transformam a energia pneumática em
movimento de giro. São os motores de ar
comprimido.
Características:
•Movimentos rotativos
elevado torque.
precisos
e
•Podem ter detecção de posição através
de sensores nos finais de curso.
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O motor pneumático com campo angular ilimitado
é um dos elementos de trabalho mais utilizado na
pneumática. Os motores pneumáticos estão classificados,
segundo a construção em:
Motores de Pistão
Motores de Palhetas
Motores de engrenagens
Turbomotores (turbinas)
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Motores de Pistão
Está subdividido em motores de pistão radial e axial.
Motor de pistão radial
Motor de pistão axial
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Motores de Pistão Radial
Por pistões em
movimento radial, o
êmbolo, através de
uma biela, aciona o
eixo do motor.
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Motores de Pistão Axial
Um
disco
oscilante
transforma a força de 5 cilindros,
axialmente posicionados, em
movimento
giratório.
Dois
pistões
são
alimentados
simultaneamente
com
ar
comprimido. Com isso obter-se-á
um
momento
de
inércia
equilibrado,
garantindo
um
movimento do motor uniforme,
sem vibrações.
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Motores de Palhetas
O rotor, dotado de ranhuras, é fixado excentricamente em um
espaço cilíndrico. As palhetas colocadas nas ranhuras são, pela força
centrifuga, afastadas contra a parede interna do cilindro, gerando a vedação
individual das câmaras. Por meio de pequena quantidade de ar, as palhetas
são afastadas contra a parede interna do cilindro, já antes de acionar o
rotor. As palhetas formam no motor, câmaras de trabalho. O ar entra na
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câmara menor, se expandindo na medida do aumento da câmara.
Motores de engrenagens
Nestes motores a geração do momento de
torção efetua-se pela pressão do ar contra os
flancos dos dentes de duas engrenagens
engrenadas. Uma engrenagem é montada fixa
no eixo do motor e a outra livre no outro eixo.
Esses motores, são utilizados como máquinas
de acionar, e estão a disposição com até 44 kw
(60 CV).
O sentido de rotação é reversível.
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Turbomotores (turbinas)
Turbomotores somente são
usados para trabalhos leves, pois sua
velocidade de giro é muito alta (são
utilizados
em
equipamentos
dentários até 500.000 rpm).
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A combinação entre um atuador linear e um rotativo,
formando uma só unidade, que soluciona diversas tarefas
nas áreas de montagem e manipulação.
•Unidades pneumáticas compactas e funcionais, com dois
graus de liberdade, comandados de forma independente ou
em conjunto.
•Possuem êmbolo magnético para detecção de posições
sem contato direto.
•Disponíveis nos diâmetros de 16, 20, 25 e 32 mm e cursos
padrões de 25, 40, 50, 80 e 100 mm para o movimento
linear.
•Permitem o ajuste do ângulo de deslocamento.
•Amortecimento regulável nas posições finais de curso.
•Ajuste fino nos finais de cursos.
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