Aula 11 atuadores pneumáticos

Profº Engº Francisco Alves de Lima Júnior

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ATUADORES

PNEUMÁTICOS

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SUMÁRIO

Atuadores Pneumáticos Lineares

Atuadores Pneumáticos Rotativos

Atuadores Pneumáticos Oscilantes



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INTRODUÇÃO

Vimos anteriormente como é gerado e preparado o ar comprimido. Veremos agora como

ele é colocado para trabalhar.

Na determinação e aplicação de um comando, por regra geral, se conhece inicialmente a

força ou torque de ação final requerida, que deve ser aplicada em um ponto determinado

para se obter o efeito desejado.

É necessário, portanto, dispor de um dispositivo que converta em trabalho a energia

contida no ar comprimido. Os conversores de energia são os dispositivos utilizados

para tal fim.

Num circuito qualquer, o conversor é ligado mecanicamente à carga. Assim, ao ser

influenciado pelo ar comprimido, sua energia é convertida em força ou torque, que é

transferido para a carga.



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CLASSIFICAÇÃO DOS CONVERSORES DE ENERGIA

Estão divididos em três grupos:

Os que produzem movimentos lineares

Os que produzem movimentos rotativos

Os que produzem movimentos oscilantes



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ATUADORES PNEUMÁTICOS


Cilindros PneumÃ¡ticos - Maqbelting Equipamentos Industriais.avi


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LINEARES

São constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento

linear ou angular.

São representados pelos Cilindros Pneumáticos. Dependendo da natureza dos

movimentos, velocidade, força, curso, haverá um mais adequado para a função.

ROTATIVOS

Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor

contínuo.

OSCILANTES

Convertem energia pneumática em energia mecânica, através de momento torsor

limitado por um determinado número de graus.



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TIPOS DE CILINDROS PNEUMÁTICOS

Os cilindros se diferenciam entre si por detalhes construtivos, em função de suas

características de funcionamento e utilização.

Basicamente, existem dois tipos de cilindros:

Simples Efeito ou Simples Ação

Duplo Efeito ou Dupla Ação, com e sem amortecimento.

Além de outros tipos de construção derivados como:

Cilindro de D.A. com haste dupla

Cilindro duplex contínuo (Tandem)

Cilindro duplex geminado (múltiplas posições)

Cilindro de impacto

Cilindro de tração por cabos



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CILINDRO DE SIMPLES EFEITO OU SIMPLES AÇÃO

Recebe esta denominação porque utiliza ar comprimido para conduzir trabalho em um

único sentido de movimento, seja para avanço ou retorno.

Este tipo de cilindro possui somente um orifício por onde o ar entra e sai do seu interior,

comandado por uma válvula.

Na extremidade oposta à de entrada, é dotado de um pequeno orifício que serve de respiro,

visando impedir a formação de contrapressão internamente, causada pelo ar residual de

montagem.

O retorno, em geral, é efetuado por ação de mola e força externa. Quando o ar é exaurido, o

pistão (haste + êmbolo) volta para a posição inicial.

O retorno também pode ser efetuado por meio de um colchão de ar comprimido, formando

uma mola pneumática.

Este recurso é utilizado quando os cursos são longos e a colocação de uma mola extensa seria

inconveniente.



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CILINDRO DE SIMPLES EFEITO OU SIMPLES AÇÃO



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CILINDRO DE DUPLO EFEITO OU DUPLA AÇÃO

Quando um cilindro pneumático utiliza ar comprimido para produzir trabalho em ambos os

sentidos de movimento (avanço e retorno), diz-se que é um cilindro de Dupla Ação, o tipo mais

comum de utilização.

Sua característica principal, pela definição, é o fato de se poder utilizar tanto o avanço quanto o

retorno para desenvolvimento de trabalho.

Existe, porém, uma diferença quanto ao esforço desenvolvido: as áreas efetivas de atuação da

pressão são diferentes; a área da câmara traseira é maior que a da câmara dianteira, pois nesta

há que se levar em conta o diâmetro da haste, que impede a ação do ar sobre toda a área.

O ar comprimido é admitido e liberado alternadamente por dois orifícios existentes nos cabeçotes,

um no traseiro e outro no dianteiro que, agindo sobre o êmbolo, provocam os movimentos de

avanço e retorno.

Quando uma câmara está admitindo ar a outra está em comunicação com a atmosfera. Esta

operação é mantida até o momento de inversão da válvula de comando; alternando a admissão do ar

nas câmaras, o pistão se desloca em sentido contrário.



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CILINDRO DE DUPLO EFEITO OU DUPLA AÇÃO


Large Pneumatic Cylinder with two input pressure.avi


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CILINDROS NORMALIZADOS

Com o objetivo de proporcionar

intercambiabilidade em nível mundial em

termos de equipamentos, uma tendência natural

dos fabricantes é a de produzir dentro de sua

linha, componentes que atendem a Normas

Técnicas Internacionais.

No caso o cilindro abaixo é construído

conforme as normas ISO 6431 e DIN 24335.

Dessa forma, desde o material construtivo

até suas dimensões em milímetros são

padronizados.

No demais, todas as outras características

funcionais são similares às dos cilindros

convencionais.



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CILINDRO COM AMORTECIMENTO

Projetado para controlar movimentos de grandes massas e desacelerar o pistão nos fins de

curso, tem a sua vida útil prolongada em relação aos tipos sem amortecimento.

Este amortecimento tem a finalidade de evitar as cargas de choque, transmitidas aos

cabeçotes e ao pistão, no final de cada curso, absorvendo-as.

Em cilindros de diâmetro muito pequeno, este recurso não é aplicável, pois utiliza

espaços não disponíveis nos cabeçotes e nem haveria necessidade, pois o esforço

desenvolvido é pequeno e não chega a adquirir muita inércia.

Serão dotados de amortecimento (quando necessário) os cilindros que possuirem

diâmetros superiores a 30 mm e cursos acima de 50 mm, caso contrário, não é viável

sua construção.



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O amortecimento é criado pelo aprisionamento de certa quantidade de ar no final do curso. Isso

é feito quando um colar que envolve a haste começa a ser encaixado numa guarnição, vedando a

saída principal do ar e forçando-o por uma restrição fixa ou regulável, através da qual escoará

com vazão menor.

Isso causa uma desaceleração gradativa na velocidade do pistão e absorve o choque.

Um bom aproveitamento é conseguido quando é utilizado o curso completo do cilindro, pois o

amortecimento só é adaptável nos finais de curso.

Provido deste recurso, o tempo gasto durante cada ciclo completo se torna maior e existem perdas em

cada desaceleração do pistão.



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CILINDROS DERIVADOS

Geralmente os cilindros são construídos segundo as formas vistas anteriormente, pois

podem se adaptar facilmente às diversas aplicações.

Muitas vezes é necessária a construção de cilindros derivados para se poder usá-los de

forma racional em certas aplicações; estes cilindros são distintos segundo os fabricantes.

Para alguns, eles representam realmente um produto especial; para outros, significam uma

construção normal, devido à sua difusão e aplicações.



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CILINDRO DE HASTE DUPLA

Este tipo de cilindro (D.A.) de haste dupla vem encontrando grandes aplicações na

indústria. Possui duas hastes unidas ao mesmo êmbolo.

Enquanto uma das hastes realiza trabalho, a outra pode ser utilizada no comando de fins de

curso ou dispositivos que não possam ser posicionados ao longo da oposta.

Apresentam ainda a possibilidade de variação do curso de avanço, o que é bastante

favorável, principalmente em operações de usinagem. As duas faces do êmbolo possuem

geralmente a mesma área, o que possibilita transmitir forças iguais em ambos os sentidos

de movimentação.

Apresenta dois mancais de guia, um em cada cabeçote, oferecendo mais resistência a

cargas laterais, que podem ser causadas pela aplicação, bem como melhor alinhamento. De

acordo com o dispositivo em que for adaptado, este cilindro pode apresentar uma série de

outras aplicações.



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CILINDRO DE HASTE DUPLA

Pode ser fixado pelas extremidades das hastes, deixando o corpo livre, ou fixado pelo

corpo, permitindo que as hastes se desloquem. Como exemplo típico, considera-se o

caso da automação de mesas de máquinas operatrizes e máquinas de injeção.



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CILINDRO DUPLEX CONTÍNUO OU CILINDRO TANDEM

Dotado de dois êmbolos unidos por uma haste comum, separados entre si por meio de um

cabeçote intermediário, possui entradas de ar independentes.

Devido à sua forma construtiva, dois cilindros (de Dupla Ação) em série numa mesma camisa,

com entradas de ar independentes, ao ser injetado ar comprimido simultaneamente nas duas

câmaras, no sentido de avanço ou retorno, ocorre atuação sobre as duas faces do êmbolo, de tal

modo que a força produzida é a somatória das forças individuais de cada êmbolo.

Isto permite dispor de maior força, tanto no avanço como no retorno.

Aplicado em casos onde se necessitam maiores forças, porém não dispondo de espaço para

comportar um cilindro de diâmetro maior, e não pode elevar muito a pressão de trabalho - a

sua aplicação podendo superar o problema.

Em sistemas de sincronismo de movimentos é muito empregado; as câmaras intermediárias são

preenchidas com óleo.



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CILINDRO DUPLEX CONTÍNUO OU CILINDRO TANDEM

Quando da sua utilização, deve-se levar em consideração o seu comprimento, que é maior. Há

necessidade, portanto, de profundidades ou vãos diferentes para seu posicionamento,

principalmente em função do curso desejado.



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CILINDRO DUPLEX GEMINADO

Consiste em dois ou mais cilindros de

dupla ação, unidos entre si, possuindo

cada um entradas de ar

independentes.

Essa união possibilita a obtenção de

três, quatro ou mais posições

distintas.

As posições são obtidas em função da

combinação entre as entradas de ar

comprimido e os cursos

correspondentes.

É aplicado em circuitos de seleção,

distribuição, posicionamentos,

comandos de dosagens e transportes de

peças para operações sucessivas.



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TIPOS DE FIXAÇÃO OU MONTAGENS


Pneumatische ISO Mini-Zylinder Serie OCT, Pneumatic ISO Mini-Cylinders OCT Series.avi


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TIPOS DE FIXAÇÃO OU MONTAGENS



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ATUADOR ROTATIVO - MOTOR PNEUMÁTICO

Pode ser utilizado para aplicações leves, pesadas e exigentes. Estes motores básicos

podem ser combinados com engrenagens planetárias, dentadas ou sem fim para ganhar em

regime de revolução e momento torsor desejado.


Motor Pneumatico.avi

Motor pneumatico (1).avi


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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO MOTOR

Existem vários tipos de motores pneumáticos, nós temos escolhido os de palheta por sua

construção simples e funcionamento seguro.

O diâmetro exterior pequeno dos motores de palhetas permite incorporá-los facilmente em

todas as aplicações. O motor de palhetas consiste em um rotor com uma determinada

quantidade de palhetas incorporada em um cilindro.

Possui uma conexão de entrada e saída do ar comprimido. Para que tenha um início de

ciclo seguro, as palhetas se mantêm contra o estator através de molas localizadas atrás das

palhetas.

A pressão de ar comprimido é injetada sempre em ângulo reto contra uma superfície.

Devido a isso, o momento torsor do motor é o resultado da superfície das palhetas e

pressão de ar.



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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO MOTOR


AnimaÃ§Ã£o do Funcionamento do Motor Gyrum Ï†8 2-tempos.avi


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CARACTERÍSTICAS

As dimensões de um motor pneumático são inferiores às de um motor elétrico de mesma

capacidade.

Um motor pneumático pode ser colocado em carga até que pare sem perigo de que se

danifique. A construção tem sido pensada para suportar as mais altas exigências de calor

externo, vibrações, golpes etc.

Nas versões standard, todos os motores são reversíveis.

Um motor pneumático pode partir e parar continuamente sem que se danifique.

O peso de um motor pneumático é várias vezes inferior ao de um motor elétrico de mesma

capacidade.

Um motor pneumático pode ser utilizado nas condições mais exigentes.



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CARACTERÍSTICAS

Por ser de construção simples, o motor pneumático permite facilidade de manutenção.

Os motores pneumáticos têm um funcionamento muito seguro, graças à sua construção

com pouca quantidade de partes móveis.



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MOTOR BÁSICO

Estes motores são montados na fábrica, de uma forma standard, com suas palhetas

tensionadas por mola, ganhando desta forma excelentes características de arranque e

funcionamento e baixas rotações.

Além disso, está equipado em forma standard com palhetas para funcionamento

intermitente, sem lubrificação.

Em uma forma excepcional pode-se pedir 100% livre de lubrificação. A construção

simples garante funcionamento seguro, e uma larga vida útil em serviço.


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