HidráulicaBombas de Pistões Axiais

William KochTécnico em Eletromecânica • Senai Paranaguá • 7 de outubro de 2008

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Índice

Bombas de Pistões Axiais ! 2

Definição 2

Introdução 2

Princípio de Funcionamento! 3

Formas Construtivas ! 4

Bombas de Prato Inclinado 4

Prato Fixo 4

Prato Rotativo 5

Bombas de eixo inclinado 6

Bombas Variáveis 7

Bombas Ajustáveis 7

Bombas Auto-Ajustáveis 8

Características Gerais! 9

Aplicações! 10

Bibliografia 11

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Bombas de Pistões AxiaisDefinição e introdução às bombas hidráulicas e bombas de pistões axiais

Definição

A finalidade de uma bomba hidráulica é a de transformar energia mecânica

em energia hidráulica, utilizando para isso uma energia primária, que normal-mente é elétrica (Motor elétrico) ou térmica, através do uso de motores de

combustão interna nos casos onde seja necessária maior mobilidade do sis-tema como um todo.

Em aplicações industriais é mais comumente acionada por motores elétricos,

devido à fácil instalação e substituição, manutenção simples e baixo custo.

Fig. 1. Visão interna de uma bomba de pistões axiais Rexroth

Introdução

Existem diversos tipos de bombas hidráulicas, cada uma com uma variedade de formas construtivas e funções adicionais de forma a atender melhor cada

tipo de aplicação. As bombas de pistões axiais podem ser encontradas em 3 formas construtivas, e podem ter fluxo fixo, ajustável ou até mesmo auto-ajus-

tável, caso em que podem ser ajustadas durante o trabalho através de siste-

mas de controle automatizados.Hidráulica - Bombas de Pistões Axiais • Senai Paranaguá 2

Princípio de FuncionamentoTeoria de funcionamento das bombas de pistões axiais

As bombas de pistões axiais funcionam com base no movimento retilíneo al-

ternativo dos pistões nos cilindros do tambor, movimento este que consiste no pistão ser empurrado para fora do cilindro por uma mola, enchendo o cilindro

de fluído, que posteriormente é pressurizado quando o movimento rotativo da bomba empurra o pistão novamente para dentro do cilindro.

Fig. 2. Movimento de pressurização dos pistões no tambor

Na figura acima é possível identificar o movimento que o pistão faz desde o enchimento do cilindro com fluído até o momento em que o fluído atinge a

pressão máxima e é expelido.

Fig. 3. Ciclo do pistão

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Formas ConstrutivasFormas construtivas e tipos de bombas de pistões axiais

BOMBAS DE PRATO INCLINADO

Prato Fixo

Nas bombas de prato fixo, o tambor é quem recebe o movimento rotativo transferido pelo eixo. Nestas bombas, o contato entre os pistões e o prato in-

clinado é feito com o uso de uma placa de desgaste, que é uma coroa com rasgos circunferenciais que servem de sede para o encaixe do ponto de con-

tato do pistão com o prato inclinado. Deste modo o custo de manutenção da

bomba é reduzido, pois os pistões apresentam menor desgaste durante o tra-balho.

Fig. 4. Seção de uma bomba de prato fixo

Durante o funcionamento, cada pistão ao recuar cria um vácuo no cilindro, puxando o fluído através da placa de válvulas, assim que o pistão alcança sua

abertura máxima chega ao segundo rasgo da placa de válvulas, onde se inicia o processo de pressurização e descarga, em que o fluído é forçado para fora

do cilindro conforme exemplificado na figura 3.

Neste tipo de bomba o controle de entrada e saída do fluído nos cilindros é feita com a placa de válvulas, que é um anel fixo com dois rasgos, cada um

ocupando metade da placa, sendo um para entrada e outro para a saída do fluído, conforme detalhado na figura 5.

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Fig. 5. Funcionamento da placa de válvulas

Como principal desvantagem, este tipo de bomba apresenta forças laterais variáveis entre os pistões e os cilindros, causando um desgaste irregular e até

mesmo travamentos. A pressão de trabalho e o ângulo do prato influem dire-tamente nestas forças laterais, e para minimizá-las utiliza-se no máximo um

ângulo de 18º no prato, o que faz com que este tipo de bomba possua cilin-

dradas menores que outros modelos.

Prato Rotativo

A forma construtiva com prato rotativo é mais utilizada para motores de pis-

tões axiais. Neste tipo de bomba, o tambor é fixado à carcaça da bomba, e o prato inclinado é fixado ao eixo, recebendo sua energia de rotação, e transmi-

tindo-a aos pistões, que através do movimento retilíneo oscilatório puxam em

empurram o fluído.

A maior diferença entre as formas construtivas de prato fixo e de prato rotativo

é que com o uso do tambor fixo nas bombas de prato rotativo, se faz necessá-rio o uso de válvulas indivíduais para controle de entrada e saída de fluído

para cada um dos cilindros no tambor, e todas estas válvulas devem trabalhar

de forma sincronizada, permitindo que a bomba trabalhe de forma suave e sem travamentos.

O uso obrigatório de válvulas individuais e a necessidade de sincronismo en-tre estas faz com que este tipo de bomba seja de custo maior, sendo esta a

desvantagem que levou este modelo a praticamente nem ser utilizado para

bombas, e sim para motores.

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BOMBAS DE EIXO INCLINADO

Neste tipo de bomba, o prato não possui inclinação e é mais conhecido por

flange de acionamento, já que faz transmissão direta aos pistões. Os pistões são acionados com o uso de articulações esféricas pelo flange de acionamen-

to.

Fig. 6. Seção de uma bomba de eixo inclinado

Assim como as bombas de prato fixo, as bombas de eixo inclinado também utilizam uma simples placa de válvulas fixa para controle de entrada e saída

do fluído.

Uma grande vantagem deste tipo de bomba sobre as de prato inclinado é o

fato de não haver forças laterais nas guias dos pistões, evitando o desgaste

prematuro da bomba e permitindo o trabalho com pressões mais altas e ângu-los de inclinação maiores, chegando a até 45º, obtendo consequentemente

cilindradas muito maiores.

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BOMBAS VARIÁVEIS

Além das bombas de fluxo e pressão fixos como as detalhadas acima, exis-

tem também diversas variações construtivas que permitem o ajuste de fluxo e pressão.

Basicamente, para se variar o fluxo de uma bomba de pistões axiais basta al-terar o seu ângulo de acionamento dos pistões, ou seja, nas bombas de placa

inclinada, altera-se a inclinação da placa, e nas de eixo inclinado deve-se mo-

dificar a inclinação do eixo, deste modo será alterado o curso dos pistões que consequentemente pressionarão mais ou menos fluído em cada ciclo.

Bombas Ajustáveis

Nas bombas ajustáveis há um pistão em contato com o prato inclinado, este pistão é acionado por um parafuso, que ao ser apertado reduz o fluxo da

bomba, e ao ser afrouxado aumenta-o.

Neste tipo de bomba o ajuste é feito manualmente, é utilizada para se obter ajuste fino em aplicações específicas.

Fig. 7. Bomba ajustável manual

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Bombas Auto-Ajustáveis

As bombas auto-ajustáveis seguem o mesmo princípio das bombas ajustá-

veis, mas ao invés de permitirem o ajuste manual para pequenas correções,

permitem o ajuste contínuo através de sistemas de controle automatizado, envolvendo sensores, CLPs e etc.

Com este tipo de bomba é possível manter níveis de pressão constantes mesmo com variações de fluxo.

Fig. 8. Bomba servo-acionada

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Características GeraisDetalhes característicos das bombas de pistões axiais

As bombas hidráulicas de pistões axiais apresentam:

•Alto rendimento volumétrico, por volta dos 95%;

•É o tipo de bomba que aceita as maiores pressões de trabalho, che-

gando até a 700 bar, ou seja, algo em torno de 715 Kgf/cm2;

•A rotação máxima de trabalho é na faixa das 11.000 RPM.

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AplicaçõesTipos de Aplicações

Na área industrial, comercial e móbil são aplicados em levantamento e movimentação de car-

gas em:

•Caminhões Caçamba;

•Equipamento móbil;

•Equipamentos de Perfuração;

•Escavadeiras e Veículos Pesados em geral;

•Guinchos;

•Guindastes;

•Máquinas Ferramentas;

•Navios Tanque;

•Prensas hidráulicas;

•Veículos especiais.

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BIBLIOGRAFIA

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http://home.planet.nl/~brink494/

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