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Atuadores Pneumáticos
Força, movimento e controle
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Introdução
Atuadores pneumáticos incluem cilindros lineares e atuadores rotativos.
São dispositivos que proporcionam força e movimento para sistemas automatizados, máquinas e processos.
O cilindro pneumático é um dispositivo simples, de baixo custo e fácil de instalar, sendo ideal para produzir força em movimento linear.
A velocidade pode ser ajustada em uma ampla faixa.
O curso do cilindro pode ser bloqueado sem danos.
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Introdução
Condições adversas são toleradas, tais como: umidade, ambientes secos e poeirentos e limpeza por jatos de água.
O diâmetro do cilindro determina a força máxima que ele pode exercer.
O curso do cilindro determina o máximo movimento linear que ele pode produzir.
A pressão máxima de trabalho depende do projeto do cilindro. Cilindros padrão VDMA trabalham com até 16 bar.
A força é controlada através de um regulador de pressão.
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Construção Básica
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1 vedação do amortecedor 2 cinta magnética 3 luva do amortecedor 4 camisa 5 bucha guia 6 vedação da haste 7 cabeçote dianteiro 8 entrada de ar 9 sensor magnético10 haste11 guia do êmbolo12 vedação do êmbolo13 cabeçote traseiro14 parafuso do amortecedor
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Desenhos fundamentais
Os atuadores pneumáticos são fabricados em uma ampla variedade de tamanhos,estilos e tipos que incluem:
Simples ação Dupla ação
Sem amortecimento ou amortecimento fixo Amortecimento ajustável Com êmbolo magnético
Cilindros sem haste Atuador rotativo Cilindros de fixação Atuador tipo fole
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Simples ação - retorno por mola
Cilindros de simples ação exercem força somente em um sentido. Podem ter retorno ou avanço por mola.
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Dupla ação - sem amortecedor
Cilindros sem amortecedor são adequados para cursos completos com baixa velocidade.
Alta velocidade com amortecimento externo.
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Dupla ação - amortecedor fixo
Pequenos diâmetros para serviços leves têm amortecedor fixo.
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D/A amortecedor ajustável
A haste desacelera progressivamente na parte final do curso.
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Dupla ação magnético
Uma cinta magnética em volta do êmbolo opera um sensor tipo reed para indicar a posição do curso.
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Cilindro sem haste
Dupla ação com amortecedor ajustável.
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Atuador rotativo de palheta
Dupla ação com 270o de rotação
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Atuador rotativo - Pinhão e Cremalheira
Dupla ação tipo pinhão e cremalheira
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Atuador Rotativo -
Dupla ação - duplo torque
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Cilindro de Fixação
Retorno por mola.
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Cilindros de Fixação
Dupla ação haste dupla.
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Fole
Tipo dupla convolução
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Flambagem da haste
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Flambagem da haste Algumas aplicações requerem cilindros de cursos longos. Se existe uma carga de compressão axial aplicada na haste,
é preciso assegurar que os parâmetros de comprimento, diâmetro e carga estejam dentro dos limites de segurança para evitar a flambagem da haste.
A fórmula de Euler para instabilidade elástica é expressa por:
Onde:Fk = Carga Euler (Força para flambar)E = Modulo de elasticidadeI = Momento de inérciaLk = Comprimento equivalente livre de flambagem
FK =2 E Il2K
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Controle de velocidade
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Controle de velocidade
A velocidade natural máxima de um cilindro é determinada por : diâmetro do cilindro, orifício de entrada, fluxo de entrada e exaustão da válvula, pressão do ar, diâmetro e comprimento do tubo, carga contra a qual o cilindro está trabalhando.
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Controle de velocidade
Selecionados válvula, cilindro, pressão e carga, o controle de velocidade ajustável é efetuado por válvulas controladoras de fluxo.
A velocidade é regulada controlando o ar de exaustão. A válvula controladora no orfício frontal regula a velocidade
de avanço e no orifício traseiro a velocidade de retorno.
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Controle de fluxo
Válvula de controle de fluxo uni-direcional Fluxo livre em uma direção Fluxo ajustável na outra direção
livreajustável
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Banjo com regulagem
Projetado para ser montado diretamente no orifício de entrada do cilindro.
Selecionar modelo uni-direcional para permitir fluxo livre na entrada e ajustável na saída.
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Aumentando a velocidade
Em algumas aplicações a velocidade do cilindro pode ser aumentada até 50% pelo uso de uma válvula de escape rápido.
Quando o cilindro é acionado, o ar da câmara frontal é expelido diretamente através da válvula de escape rápido, eliminando rápidamente a contra-pressão.
O amortecedor será menos efetivo.
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Válvula de escape rápido
O ar flui da válvula direcional para o cilindro passando pela vedação poppet (1-2).
Quando a válvula direcional é operada a queda de pressão em “1” permite que a vedação poppet abra.
O ar do cilindro é expelido rapidamente pelo grande orifício de exaustão e silenciador (2-3).
1
2
1
2 1
2
3 3
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MontagensMontagens para cilindros com tirantes
A AK B C D D
F G D M R S
SS SW UF UH UL U
US PORCA
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Proteção com sanfona
Uma alternativa para os limpadores de haste são as sanfonas de proteção.
Especificadas como um equipamento original quando a haste requer uma proteção maior.
Solução ideal onde a haste está sujeita a presença de abrasivos ou substâncias que possam riscar a mesma.
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Modelos não padronizados
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Cilindro anti-giro
Para aplicações onde a carga ligada ao cilindro precisa de guia para manter a orientação.
Cilindros compactos incorporam duas barras guiadas no extrudado do corpo.
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Cilindro anti-giro
Cilindros ISO 32 a 100mm com haste anti-giro. Possuem duas faces planas ao longo da haste guiadas pelo
mancal frontal (vedação e limpador) Para resistir a leves cargas de torsão. Pequenos giros podem ocorrer com altos torques.
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Guia anti-giro
Conjunto anti-giro com mancais ou
rolamento Proporciona guia anti-
giro e suporta altas cargas de torsão.
Para baixo atrito e altas cargas usar o modelo por rolamentos.
Estas unidades podem ser montadas com os cartuchos de travamento.
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Unidade de travamento
Para aumentar a segurança no evento de uma falha do ar ou como parte de uma sequência da máquina.
Pára e mantém uma carga em qualquer posição do curso.
Unidade de ação passiva. Adequada para cilindros
ISO de 32 a 125mm.
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Variantes
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Variantes
Haste dupla Proporciona uma construção mais rígida e melhor
estabilidade contra cargas laterais. A área efetiva do êmbolo é a mesma de ambos os lados.
Pressão equalizada cria um balanço de forças através do êmbolo.
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Variantes
Geminado Multi Posições
Pela fixação de dois ou mais cilindros pode-se obter diversas posições de parada de forma confiável.
1 2 3 4
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Variantes
Cilindro Tandem Proporciona quase o dobro da força para um dado
diâmetro. É indicado como alternativa a cilindros maiores onde o espaço
disponível é grande no comprimento mas restrito na largura. Assegura a máxima força dentro dos limites de flambagem.
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Cilindro sem haste com curso duplo
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Cilindro sem haste com curso duplo
Para satisfazer aplicações onde um longo alcance ou movimento duplicado é requerido.
O cilindro de curso duplo tem dois “carros” que se movem em direções opostas.
O “carro” de potência é conectado por uma cinta ao “carro” livre.
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Linear ou rotativo? Rotativo (torque e ângulo) Linear:
Simples ou dupla ação? Diâmetro do êmbolo
(força teórica necessária + pressão de operação)?
Pressão de operação? Curso do cilindro? Êmbolo magnético ou
não-magnético? Algum cilindro
alternativo? Alguma montagem?
Dados para especificação de cilindros