Quais os dados necessários do cilindro
Quando o cilindro já está instalado e falta a bomba ou a central hidráulica, a escolha deve começar pela força e velocidade necessárias à máquina. O cálculo seguinte determina o caudal para estender um cilindro de duplo efeito e a cilindrada de uma bomba acionada a uma rotação conhecida. Utiliza o volume do lado sem haste; a retração exige verificar também o diâmetro da haste.
1. Calcular o volume do lado do pistão
D representa o diâmetro interior do cilindro ou diâmetro do pistão, em milímetros, e C o curso útil, também em milímetros. O curso é a diferença entre as posições totalmente estendida e recolhida, não o comprimento exterior total do cilindro. O volume a encher durante a extensão é:
V [l] = 0,7854 × D² [mm²] × C [mm] / 1.000.000
2. Determinar o caudal a partir do tempo
Escolha o tempo t, em segundos, em que pretende completar o curso. O caudal Q é expresso em litros por minuto. O tempo escolhido deve ser compatível com a velocidade máxima admissível do cilindro e com o ciclo da máquina. Aumentar o caudal para reduzir o tempo também exige verificar as limitações das válvulas, tubagens e atuadores.
Q [l/min] = 60 × V [l] / t [s]
3. Converter o caudal em cilindrada da bomba
A cilindrada Vg é o volume geométrico deslocado por cada rotação do veio, em cm³/rotação. O cálculo necessita da velocidade de acionamento n, em rpm, e do rendimento volumétrico ηv. Na primeira fórmula, ηv é uma fração: 90 % deve ser introduzido como 0,90. Se utilizar o rendimento como número percentual, por exemplo 90, use a segunda expressão.
Vg [cm³/rotação] = 1.000 × Q [l/min] / (n [rpm] × ηv)
Vg [cm³/rotação] = 100.000 × Q [l/min] / (n [rpm] × ηv [%])
Exemplo: diâmetro de 80 mm e curso de 600 mm
Com D = 80 mm e C = 600 mm, o volume é aproximadamente 3,016 litros. Para completar a extensão em 10 segundos, são necessários cerca de 18,10 l/min. A 1.500 rpm e com rendimento volumétrico assumido de 0,90, a cilindrada calculada é aproximadamente 13,4 cm³/rotação. Arredondando o volume desde o início para 3,0 litros, num cálculo preliminar, obtêm-se 18 l/min e 13,3 cm³/rotação. A seleção final deve ser confirmada com as curvas e cilindradas disponíveis do fabricante.
Que rendimento volumétrico utilizar
O rendimento volumétrico varia com a pressão, viscosidade, temperatura, estado da bomba e tecnologia utilizada. O intervalo de 80–95 % e o valor de 90 % do exemplo são referências de cálculo, não características garantidas para qualquer bomba. No dimensionamento utilize o valor correspondente ao ponto real de funcionamento.
Verificar a retração e o caudal de retorno
Num cilindro de duplo efeito, a área útil do lado da haste é menor do que a área do lado do pistão. Com o mesmo caudal de alimentação, a retração é mais rápida. Durante a retração, o caudal que sai do lado do pistão pode ainda ser superior ao da bomba. Dimensione a linha de retorno, o distribuidor e as restantes passagens de óleo para esse caudal; caso contrário, aumentam as perdas de carga e o aquecimento.
O caudal não completa a seleção
Depois de calcular a cilindrada, confirme a pressão necessária à carga, a potência do acionamento, os tempos de trabalho e paragem e a velocidade da máquina. Selecione também o tipo de bomba—engrenagens, palhetas ou pistões—o funcionamento de cilindrada fixa ou variável e as ligações mecânicas e hidráulicas. A flange, o veio e o sentido de rotação devem corresponder à montagem. Consulte ainda pressão e caudal de uma bomba e potência hidráulica.
