Explicação do sistema hidráulico da prensa dobradeira (diagrama)

Já alguma vez se interrogou sobre o funcionamento do sistema hidráulico de uma quinadora? Neste artigo, vamos mergulhar a fundo nos meandros deste componente essencial. O nosso engenheiro mecânico especialista irá guiá-lo através dos elementos-chave do sistema, explicando as suas funções e interacções. No final, terá uma compreensão abrangente de como o sistema hidráulico alimenta estas máquinas impressionantes.

Sistema hidráulico da prensa dobradeira O guia definitivo

Índice

Noções básicas de travão de prensa sistema hidráulico

Sistema hidráulico da prensa dobradeira

Composição do sistema hidráulico do travão de prensa

Central eléctrica

Bomba hidráulica: Converte a energia mecânica do motor principal em energia de pressão do fluido, servindo como fonte de energia primária do sistema. As prensas dobradeiras modernas utilizam frequentemente bombas de deslocamento variável para melhorar a eficiência energética e o controlo preciso.

Atuador

Cilindros hidráulicos: Transformam a energia da pressão do fluido em movimento mecânico linear, aplicando força ao travão de prensa ram. Cilindros de alta precisão com sensores de posição integrados garantem ângulos e profundidades de dobragem exactos.

Dispositivos de controlo

Válvulas de controlo hidráulico: Regulam a direção, pressão e fluxo do fluido para obter um controlo preciso do movimento do atuador. Os componentes principais incluem:

  • Válvulas de controlo direcional: Gerem a direção do fluxo para a extensão e retração do cilindro
  • Válvulas de controlo da pressão: Mantêm a pressão do sistema e fornecem proteção contra sobrecarga
  • Válvulas de controlo do fluxo: Regulam a velocidade e a sincronização do cilindro

Os sistemas avançados podem incorporar válvulas servo-hidráulicas para maior capacidade de resposta e precisão.

Equipamento auxiliar

  • Reservatório hidráulico: Armazena e condiciona o fluido hidráulico
  • Sistema de filtragem: Remove os contaminantes para proteger os componentes do sistema
  • Permutador de calor: Mantém a temperatura ideal do fluido para um desempenho consistente
  • Acumuladores: Armazenam energia para lidar com picos de procura e amortecer as flutuações de pressão
  • Sensores e manómetros de pressão: Monitorizar o desempenho e a segurança do sistema
  • Mangueiras, tubos e acessórios: Distribuem o fluido hidráulico pelo sistema
  • Vedantes e limpadores: Evitar fugas e contaminação

Meio de trabalho

Óleo hidráulico: Serve como meio de transmissão de energia, normalmente um óleo mineral ou sintético de alta qualidade com propriedades específicas de viscosidade, anti-desgaste e anti-espuma. As fórmulas modernas incluem frequentemente aditivos para melhorar o desempenho e a longevidade.

Controlo e integração

Controlador Lógico Programável (PLC) ou Controlo Numérico Computadorizado (CNC): Coordena os componentes do sistema hidráulico com o funcionamento geral da prensa dobradeira, permitindo um controlo preciso, sequências automatizadas e integração com sistemas de gestão da produção.

Depósito de óleo

O depósito de combustível, mais exatamente designado por reservatório de óleo hidráulico nos sistemas hidráulicos, tem várias funções críticas:

  1. Armazenamento de óleo: Mantém um fornecimento adequado de fluido hidráulico para o funcionamento do sistema.
  2. Dissipação de calor: Actua como um permutador de calor, facilitando o arrefecimento do fluido hidráulico.
  3. Separação do ar: Permite que o ar arrastado se separe do óleo, evitando a cavitação e as ineficiências do sistema.
  4. Assentamento de contaminantes: Proporciona uma zona de repouso para que as partículas se depositem no óleo.
  5. Separação de condensados: Permite que a água condensada se separe do óleo, preservando a qualidade do fluido.

As principais considerações de projeto para reservatórios hidráulicos incluem:

Dimensionamento:

  • Para equipamentos fixos: V = 3-5q
  • Para equipamentos móveis: V ≈ 1q
    Onde V é o volume do reservatório em litros, e q é o caudal da bomba em litros por minuto.

O volume efetivo deve ser 6-12 vezes superior ao caudal total da(s) bomba(s) hidráulica(s) do sistema.

Características de conceção:

  • Incluir 10-15% espaço de ar no topo do depósito para acomodar as mudanças de nível do fluido e a potencial formação de espuma.
  • Manter a temperatura do óleo entre 30-50°C para uma viscosidade e eficiência do sistema óptimas. A temperatura máxima não deve exceder os 65°C e a temperatura mínima não deve descer abaixo dos 15°C para evitar uma viscosidade excessiva.
  • Incorporar deflectores para separar as áreas de aspiração e de retorno, maximizando o tempo de permanência do fluido e melhorando a separação do ar e dos contaminantes.
  • Posicionar os orifícios de entrada e saída para promover a circulação e evitar curto-circuitos do fluido.

Considerações adicionais:

  • Seleção do material (por exemplo, aço, aço inoxidável ou alumínio) com base na compatibilidade do fluido e em factores ambientais.
  • Inclusão de acessórios como visores de nível, indicadores de temperatura e sistemas de filtragem.
  • Vedação adequada para evitar a entrada de contaminação e a fuga de fluidos.

A otimização da conceção do reservatório hidráulico assegura um funcionamento eficiente do sistema, prolonga a vida útil do fluido e melhora a fiabilidade e o desempenho globais do sistema hidráulico.

Óleo hidráulico

O óleo hidráulico desempenha um papel fundamental para garantir o desempenho ideal, a fiabilidade operacional, a longevidade e a rentabilidade dos sistemas hidráulicos. As suas funções multifacetadas incluem:

  1. Transmissão de potência: Transfere eficazmente a energia da bomba hidráulica para os actuadores, tais como motores ou cilindros hidráulicos, permitindo um controlo preciso e uma elevada produção de força.
  2. Lubrificação: Proporciona uma película protetora entre as peças móveis, reduzindo a fricção e o desgaste, prolongando assim a vida útil dos componentes.
  3. Prevenção da corrosão: Forma uma barreira nas superfícies metálicas imersas em óleo, protegendo contra a oxidação e a degradação química.
  4. Controlo da contaminação: Actua como um meio de transporte e filtragem de contaminantes como poeiras, partículas, água e ar, mantendo a limpeza do sistema.
  5. Dissipação de calor: Funciona como refrigerante, regulando a temperatura do sistema e evitando o sobreaquecimento dos componentes.

Conceitos-chave para uma gestão óptima do óleo hidráulico:

  • Uma elevada limpeza está diretamente relacionada com uma elevada fiabilidade. A implementação de medidas adequadas de filtragem e controlo da contaminação é essencial para a longevidade do sistema.
  • O óleo novo não é necessariamente um óleo limpo. O fluido hidráulico novo requer frequentemente uma filtragem antes de ser utilizado para cumprir normas de limpeza rigorosas.
  • A vida útil típica do óleo varia entre 2000 e 4000 horas de funcionamento, dependendo das exigências do sistema, das condições ambientais e das práticas de manutenção.

Para maximizar a eficiência e a vida útil do sistema hidráulico, é crucial efetuar análises regulares do óleo, filtragem adequada e mudanças de óleo atempadas. Estas práticas ajudam a manter a qualidade do óleo, a evitar falhas no sistema e a otimizar o desempenho geral.

Limpeza

Padrão de viscosidade: A viscosidade é um parâmetro crítico nos sistemas hidráulicos, sempre referenciado a uma temperatura específica. À medida que a temperatura aumenta, a viscosidade diminui, enquanto o aumento da pressão resulta numa viscosidade mais elevada. A norma ISO para a viscosidade do óleo hidráulico é medida a 40°C, categorizando os óleos nos graus #10, #22, #32, #46, #68 e #100. Esta classificação permite aos engenheiros selecionar o óleo adequado para condições de funcionamento específicas e requisitos do sistema.

Normas de contaminação do óleo: Duas normas principais são utilizadas a nível mundial para quantificar a limpeza do óleo hidráulico: a norma internacional ISO 4406 e a norma americana NAS 1638. Estas normas fornecem uma abordagem sistemática para avaliar e manter a qualidade do óleo:

  1. Nível NAS 9: Com este nível de limpeza, os sistemas hidráulicos funcionam geralmente sem falhas.
  2. Nível NAS 10-11: Podem ocorrer falhas ocasionais no sistema, indicando a necessidade de um maior controlo e de uma eventual filtragem.
  3. Nível NAS 12 e inferior: É provável que ocorram falhas frequentes no sistema, o que exige uma ação imediata. Nesta altura, o óleo hidráulico deve ser sujeito a circulação e filtragem para restabelecer os níveis de limpeza ideais.

A manutenção de uma limpeza adequada do óleo é crucial para a fiabilidade, eficiência e longevidade do sistema. A análise regular do óleo, associada a técnicas de filtragem adequadas, ajuda a evitar problemas relacionados com a contaminação e assegura um desempenho ótimo do sistema hidráulico.

limpeza do óleo hidráulico

Válvulas hidráulicas de uso comum

As válvulas hidráulicas são componentes críticos em sistemas de potência de fluidos, controlando a direção, a pressão e o caudal do fluido hidráulico. Podem ser classificadas com base em vários critérios:

  1. Classificação funcional: a) Válvulas de controlo direcional: Controlam o percurso do fluxo de fluido, determinando a direção do movimento do atuador.
    b) Válvulas de controlo do fluxo: Regulam o caudal do fluido, afectando a velocidade dos actuadores.
    c) Válvulas de controlo da pressão: Gerem a pressão do sistema, proporcionando segurança e controlo operacional.
  2. Método de instalação: a) Válvulas de placa (subplaca): Montadas num coletor, permitindo uma conceção compacta do sistema.
    b) Válvulas de pilha: Conceção modular para uma fácil configuração e expansão do sistema.
    c) Válvulas de cartucho de duas vias: Válvulas compactas, de grande capacidade de caudal, para instalação em linha.
    d) Válvulas de cartucho roscadas: Oferecem flexibilidade em projectos de colectores personalizados.
  3. Método de acionamento: a) Válvulas de comando pneumático: Controladas por ar comprimido, adequadas para ambientes explosivos.
    b) Válvulas accionadas hidraulicamente: Accionadas por pressão piloto hidráulica, ideais para aplicações de força elevada.
    c) Válvulas accionadas por motor: Accionadas eletricamente para controlo preciso e funcionamento à distância.
    d) Válvulas solenóides: Accionadas electromagneticamente, proporcionando uma resposta rápida e fiabilidade.
    e) Válvulas proporcionais: Oferecem um controlo variável, permitindo transições suaves no caudal ou na pressão.
    f) Servo-válvulas proporcionais: Combinam o controlo proporcional com feedback para uma maior precisão.
    g) Servo-válvulas: Proporcionam o mais elevado nível de precisão e capacidade de resposta no controlo hidráulico.

Cada tipo de válvula tem aplicações e características específicas, influenciando a conceção do sistema, o desempenho e a eficiência dos circuitos hidráulicos.

Válvula direcional

A principal função de uma válvula direcional é gerir os percursos do fluxo de fluido nos sistemas hidráulicos. Facilita a ligação e o isolamento entre diferentes circuitos hidráulicos e controla a direção do fluxo de fluido para os actuadores (como cilindros ou motores) para um controlo preciso do arranque, paragem e movimento.

Classificação das válvulas de controlo direcional

Dividido pelo método de atuação:

  1. Válvula accionada por solenoide: Controlada eletricamente para um funcionamento rápido e remoto.
  2. Válvula manual direcional: Accionada manualmente, adequada para controlo local e situações de emergência.
  3. Válvula direcional de atuação hidráulica: Utiliza pressão piloto hidráulica para o funcionamento, frequentemente em sistemas de alta pressão.
  4. Válvula direcional motorizada: Utiliza um motor elétrico para atuação, oferecendo controlo de velocidade variável.
  5. Válvula de atuação pneumática: Utiliza ar comprimido para o funcionamento, comum em sistemas híbridos pneumático-hidráulicos.

Divididos por construção e estilo de montagem:

  1. Válvula de carretel: Apresenta um carretel deslizante dentro de um alojamento, permitindo múltiplos caminhos de fluxo.
  2. Válvula de gatilho: Utiliza cápsulas com mola para uma vedação precisa e resistência à contaminação.
  3. Válvula rotativa: Utiliza um elemento rotativo para controlar a direção do fluxo.
  4. Válvula em linha: Concebida para integração direta em linhas hidráulicas.
  5. Válvula Sandwich/Stack: Design modular para integração de circuitos compactos.
  6. Válvula de cartucho aparafusada: Roscada para fácil instalação em blocos colectores.

As válvulas são ainda classificadas pelo número de portas (por exemplo, 2 vias, 3 vias, 4 vias) e posições (por exemplo, 2 posições, 3 posições), definindo as suas capacidades de controlo do fluxo e complexidade.

válvulas hidráulicas

Válvula de alívio

Características

A principal função de uma válvula de segurança é regular a pressão do sistema, protegendo vários componentes e tubagens contra sobrecarga e potencial rutura. Este papel crítico valeu-lhe nomes alternativos, como válvula de pressão ou válvula de segurança.

Quando a pressão do sistema atinge o ponto de ajuste predeterminado, a válvula de alívio é activada como um limitador de pressão. A válvula normalmente fechada abre-se, permitindo que o caudal em excesso regresse ao reservatório através do orifício da válvula. Nesta configuração, a válvula de alívio é tipicamente instalada num arranjo de desvio.

É crucial notar que a dissipação de energia quando o caudal Q passa pela válvula de alívio à pressão P é calculada como P×Q/612 (assumindo unidades consistentes). Esta perda de energia manifesta-se como calor no sistema hidráulico, levando a um aumento da temperatura do fluido hidráulico. Uma gestão térmica adequada é essencial para manter a eficiência do sistema e as propriedades do fluido.

Princípio fundamental

A válvula de segurança funciona segundo o princípio do equilíbrio de forças. A pressão de entrada P actua sobre a área efectiva A do elemento da válvula, gerando uma força hidráulica. Esta força é continuamente comparada com a força oposta da mola, que é ajustável para definir a pressão de fissuração da válvula.

Quando a força hidráulica excede a força da mola predefinida, o elemento da válvula comprime a mola, abrindo a porta da válvula. Esta ação cria um caminho de fluxo entre a entrada e a saída da válvula, permitindo que o excesso de fluido contorne o circuito principal e regresse ao depósito. A válvula modula a sua abertura para manter a pressão do sistema no ponto de regulação ou próximo deste, proporcionando uma proteção contínua contra picos de pressão e sobrecargas.

Válvula de fluxo

A válvula de fluxo é um componente crítico nos sistemas hidráulicos, regulando com precisão a velocidade dos actuadores hidráulicos. Consegue este controlo ajustando dinamicamente a área da secção transversal do seu estrangulador interno, o que influencia diretamente o caudal volúmico (Q) do fluido hidráulico para o atuador.

Este mecanismo permite o ajuste fino da velocidade do atuador, essencial em aplicações que requerem um controlo preciso do movimento. As válvulas de fluxo podem ser classificadas em dois tipos principais:

  1. Válvulas de estrangulamento: Estas válvulas criam uma restrição fixa ou ajustável manualmente no percurso do fluido, causando uma queda de pressão e, consequentemente, controlando o caudal.
  2. Válvulas de Controlo de Velocidade: Mais sofisticadas do que as válvulas de estrangulamento, estas incorporam mecanismos de compensação de pressão para manter um caudal constante independentemente das variações de carga, assegurando uma velocidade consistente do atuador em condições variáveis.

Ambos os tipos desempenham papéis cruciais nos sistemas hidráulicos modernos, oferecendo diferentes níveis de precisão de controlo e adaptabilidade para se adequarem a várias aplicações industriais, desde equipamento de fabrico a maquinaria hidráulica móvel.

Válvula de retenção

A principal função de uma válvula de retenção é permitir o fluxo de fluido numa direção e impedir o refluxo na direção oposta. Este controlo de fluxo unidirecional é crucial em muitos sistemas hidráulicos e pneumáticos, bem como em vários processos industriais.

As válvulas de retenção utilizam diversos modelos de elementos de vedação, incluindo:

  1. Esférico (tipo bola)
  2. Cónico (tipo poppet)
  3. Tipo placa ou disco

Cada conceção oferece vantagens específicas em termos de características de fluxo, eficiência de vedação e adequação a diferentes aplicações e meios.

Para permitir o fluxo na direção pretendida, o elemento de vedação tem de vencer uma força de mola relativamente baixa. Esta tensão da mola é cuidadosamente calibrada para garantir que a válvula abre à pressão mínima pretendida, ao mesmo tempo que proporciona um fecho fiável quando o fluxo cessa ou inverte.

Os princípios fundamentais de funcionamento das válvulas de retenção estão representados de forma sucinta nos seus símbolos gráficos normalizados, que representam visualmente a capacidade de fluxo unidirecional da válvula e a estrutura interna básica.

No fabrico moderno, o design e a seleção da válvula de retenção foram aperfeiçoados através da análise da dinâmica de fluidos computacional (CFD) e de materiais avançados, optimizando o desempenho para condições de funcionamento específicas e melhorando a eficiência global do sistema.

Válvula de cartucho de duas vias

A válvula de cartucho de duas vias foi concebida com um design compacto de encaixe, optimizado para integração em circuitos de controlo hidráulico de alta densidade. Esta estrutura modular permite uma instalação e manutenção eficientes, minimizando o espaço ocupado pelo sistema.

Normalmente, a placa de cobertura tem uma dupla função: actua como elemento de vedação e como uma interface sofisticada entre o corpo da válvula principal e a válvula piloto. Esta conceção integrada aumenta a fiabilidade do sistema e reduz os potenciais pontos de fuga.

Ao emparelhar a válvula principal com uma válvula piloto adequada, o conjunto de cartucho pode executar uma vasta gama de funções hidráulicas. Estas incluem o controlo preciso da pressão, a inversão rápida do fluxo e ajustes finos de estrangulamento. Além disso, estas funções podem ser combinadas para criar estratégias de controlo complexas adaptadas a requisitos de aplicação específicos.

A versatilidade das válvulas de cartucho de duas vias permite-lhes executar operações hidráulicas críticas, tais como:

  1. Controlo direcional: Gestão de percursos de fluxo para acionar cilindros ou motores
  2. Controlo de descompressão (transbordo): Proteção do sistema contra a sobrepressurização
  3. Controlo da descompressão: Facilita a redução suave da pressão para evitar choques
  4. Controlo de sequência: Coordenar o tempo de múltiplas acções hidráulicas

Esta adaptabilidade faz com que as válvulas de cartucho de duas vias sejam componentes essenciais em sistemas hidráulicos modernos em várias indústrias, desde equipamento móvel a maquinaria industrial.

Válvula proporcional

As válvulas proporcionais são dispositivos avançados de controlo de fluidos que oferecem um controlo preciso e contínuo do fluxo, da pressão ou da direção em sistemas hidráulicos e pneumáticos. São classificadas em duas categorias principais:

Válvulas Proporcionais de Circuito Aberto

Estas válvulas fornecem uma relação proporcional entre o sinal de entrada e o caudal ou pressão de saída sem realimentação. Os tipos incluem:

  • Válvula de alívio proporcional: Controla a pressão do sistema em proporção a um sinal elétrico de entrada.
  • Válvula redutora de pressão proporcional: Regula a pressão a jusante proporcionalmente ao sinal de entrada.
  • Válvula de estrangulamento proporcional: Modula o caudal em resposta ao sinal de entrada.
  • Válvula de caudal proporcional: Mantém um caudal constante independentemente das variações de pressão.
  • Válvula direcional proporcional: Controla a direção e o caudal do fluxo proporcionalmente ao sinal de entrada.

Válvulas Proporcionais de Circuito Fechado (Servo-Válvulas Proporcionais)

Estas válvulas incorporam mecanismos de feedback para um controlo mais preciso. São ainda classificadas pela sua configuração de amplificador:

  • Servo-válvulas de amplificador integrado: Disponível nos tamanhos NG6, NG10, NG16, NG25 e NG32.
  • Servo-válvulas de amplificador externo: Oferecidas numa gama mais alargada de tamanhos, de NG6 a NG50.

As principais características de desempenho das servo-válvulas proporcionais de topo de gama incluem

  • Resposta de frequência: Até 120 Hz, permitindo uma resposta rápida do sistema.
  • Histerese: Tão baixo quanto 0,1%, garantindo alta repetibilidade e precisão.
  • Zero Dead Zone: Elimina a insensibilidade em torno da posição neutra, melhorando a precisão do controlo.
  • Compensação automática: Evita a necessidade de uma válvula de equilíbrio, simplificando a conceção do sistema.

Estas características avançadas tornam as válvulas proporcionais ideais para aplicações que requerem um controlo preciso do caudal ou da pressão, como na automação industrial, hidráulica móvel e maquinaria de alto desempenho.

Compensação automática sem válvula de equilíbrio

Sistema de controlo de circuito aberto:

Um sistema de controlo de ciclo aberto funciona sem feedback entre a saída e a entrada. Nesta configuração, a saída do sistema não influencia os seus parâmetros de controlo. Este tipo de sistema caracteriza-se por um fluxo unidirecional de sinais de controlo, da entrada para a saída, sem qualquer mecanismo de auto-correção.

Sistema de controlo em circuito fechado:

Um sistema de controlo em circuito fechado é um sistema de controlo automático que funciona com base no princípio da retroação. Este sistema monitoriza continuamente a sua saída e compara-a com o ponto de referência desejado, utilizando a diferença (erro) para ajustar as suas acções de controlo. O circuito de realimentação permite que o sistema se auto-regule, mantendo a saída próxima do valor desejado apesar de perturbações ou variações nos parâmetros do sistema.

Os principais componentes de um sistema de circuito fechado incluem:

  1. Percurso de avanço: Transporta o sinal de controlo da entrada para a saída
  2. Caminho de retorno: Devolve a informação de saída à entrada para comparação
  3. Comparador: Determina o erro entre a saída desejada e a real
  4. Controlador: Gera sinais de controlo com base no erro

A integração destes componentes forma um circuito fechado, daí o nome "sistema de controlo de circuito fechado".

Comparação entre sistemas de ciclo aberto e de ciclo fechado:

Os sistemas de ciclo aberto oferecem simplicidade na conceção e são geralmente mais económicos. No entanto, não têm capacidade para compensar os erros causados por perturbações externas ou alterações internas do sistema.

Os sistemas de circuito fechado, embora mais complexos, apresentam várias vantagens:

  1. Rejeição de perturbações: Neutraliza automaticamente as influências externas
  2. Sensibilidade reduzida às variações dos parâmetros: Mantém o desempenho apesar das alterações dos componentes
  3. Resposta dinâmica melhorada: Ajuste de saída mais rápido e mais exato
  4. Auto-correção: Minimiza continuamente o erro entre a saída real e a desejada

No entanto, os sistemas de ciclo fechado requerem uma conceção cuidadosa para garantir a estabilidade. Uma seleção inadequada do ganho no circuito de realimentação pode levar a oscilações ou instabilidade.

Estratégias de controlo avançadas:

Para aumentar ainda mais a precisão do controlo, especialmente quando as perturbações são mensuráveis, o controlo por antecipação é frequentemente combinado com o controlo por realimentação. Este sistema de controlo composto antecipa e compensa as perturbações conhecidas antes de estas afectarem a saída, enquanto o circuito de realimentação trata os erros remanescentes. Esta abordagem combina a natureza proactiva do controlo por antecipação com a robustez do controlo por realimentação, resultando num desempenho global superior do sistema.

Válvula proporcional de circuito abertoServo-válvula de circuito fechado
Resposta de frequência: 15HzResposta de frequência: 120Hz
Histerese: 5%Histerese: 0,1%
Erro de inversão: 1%Erro de inversão: 0,05%
Precisão de repetição: 0,1Precisão de repetição: 0,01
Zona morta medianaCobertura zero

Princípio do sistema hidráulico do travão de prensa servo-hidráulico electro-hidráulico

Princípio da prensa síncrona electro-hidráulica (sistema inferior a 300 toneladas)

Controlo da pressão

O sistema inicia-se com o arranque do motor da bomba de óleo. A válvula de pressão proporcional (4) regula a válvula de cartucho de duas vias (2) para ajustar a pressão do sistema hidráulico, satisfazendo a força de flexão necessária. Uma válvula de segurança (4.1) limita a pressão máxima do sistema.

Ciclo de trabalho

  1. Descida rápida

A válvula de pressão proporcional (4) recebe a tensão 20-30% (1Y1), enquanto a válvula solenoide (6) 1Y2 é desenergizada. A ativação da válvula solenoide (5) 4Y3 aplica tensão positiva à servo-válvula proporcional.

Quando o cursor desce rapidamente, o óleo é aspirado para a cavidade superior do cilindro através da válvula de fluxo. Simultaneamente, o óleo descarregado pela bomba entra nesta cavidade através da servo-válvula proporcional (2).

O óleo da câmara inferior do cilindro retorna ao depósito através da electroválvula 5 (A-P) e da servo-válvula proporcional (2) (B → T).

A velocidade de descida rápida do cursor é controlada através da regulação da tensão de controlo da servo-válvula proporcional (4Y5), alterando o seu grau de abertura.

  1. Progresso dos trabalhos

A válvula de pressão proporcional (4) 1Y1 e a válvula de inversão electromagnética (6) 1Y2 são activadas, fechando a válvula de enchimento. A electroválvula (5) 4Y3 é desenergizada. O óleo pressurizado da bomba entra na cavidade superior do cilindro (lado sem haste) através da servo-válvula proporcional (2).

Durante a prensagem para baixo, o óleo da câmara inferior do cilindro retorna ao depósito através da válvula de contrapressão (4) e da servo-válvula proporcional (2).

A velocidade de trabalho é regulada através do ajuste da tensão de controlo da servo-válvula proporcional (4Y5), que modifica o seu grau de abertura.

Uma válvula de segurança (3) impede a pressão excessiva na cavidade inferior do cilindro, regulada para uma pressão superior à pressão do sistema. A válvula de contrapressão (4) é normalmente regulada para a pressão de equilíbrio mais 30-50 bar.

  1. Manutenção da pressão

Quando o cilindro atinge o ponto morto inferior, a servo-válvula proporcional 2 (4Y5) recebe 0V, isolando as câmaras superior e inferior do cilindro, mantendo a posição do cursor.

  1. Descarga

Após a manutenção da pressão, a válvula de pressão proporcional mantém a pressão enquanto o sistema aplica uma ligeira tensão negativa à servo-válvula proporcional 2 (4Y5), provocando uma abertura mínima (direção de retorno).

O cilindro sobe ligeiramente, com a distância determinada pelo parâmetro de distância de descarga. A duração do processo é definida pelo parâmetro de velocidade de descompressão.

A pressão na cavidade superior do cilindro é libertada através da servo-válvula proporcional (2).

  1. Regresso

A válvula solenoide (6) 1Y2 desenergiza, a válvula de pressão proporcional (4) recebe uma tensão específica, a válvula solenoide (5) 4Y3 desenergiza e a servo-válvula proporcional (4Y5) recebe tensão negativa.

O óleo pressurizado flui do bloco da bomba através de dois blocos de sincronização.

O óleo hidráulico passa da servo-válvula proporcional superior (2) e da válvula de inversão electromagnética (5) (P-A) para a câmara inferior do cilindro (lado da haste). A câmara superior (lado sem haste) é drenada para o reservatório através da válvula de enchimento.

O carneiro regressa rapidamente.

A velocidade de retorno é controlada através do ajuste da tensão de controlo da servo-válvula proporcional 4Y5, modificando o seu grau de abertura.

Compensação da mesa de trabalho

A compensação da mesa de trabalho é conseguida através do controlo da válvula redutora de pressão proporcional (10) 1Y3.

O óleo pressurizado entra no cilindro de compensação através desta válvula. O ajuste da tensão da válvula altera a sua pressão, criando uma forma de mesa convexa para compensar a deformação induzida pela flexão.

Resolução de problemas do sistema hidráulico do servo-freio de prensa electro-hidráulico

Sistema sem pressão

1. Inspecionar a válvula de pressão proporcional (04):

  • Verificar se as ligações da ficha estão soltas
  • Verificar a presença do sinal elétrico correspondente em 1YI
  • Assegurar que a válvula de segurança (4.1) está corretamente apertada

2. Examinar a válvula de cartucho de duas vias (02):

  • Verificar se a bobina está presa
  • Inspecionar a resistência do fluido (09) na bobina para verificar se há bloqueios

3. Avaliar a válvula de pressão proporcional (04) quanto à aderência da bobina

4. Avaliar o estado da bomba de óleo:

  • Abrir a tampa do depósito de combustível
  • Observar o retorno do óleo no orifício de retorno
  • Se não houver retorno ou o caudal for insuficiente, substituir a bomba de óleo danificada

Problemas de Ram down

1. Verificar a diminuição da pressão nas válvulas de contrapressão e de segurança

2. Diagnosticar as fugas:

  • Parar o carneiro no ponto de partida superior
  • Remover a servo-válvula proporcional do bloco de sincronização
  • Observar o orifício A para extravasamento de óleo
    - Se houver um transbordo: fuga no bloco de sincronização
    - Se não houver transbordo: fuga no cilindro
  • Em alternativa, inverter os blocos de sincronização à esquerda e à direita
    - Se o deslizamento não seguir os blocos: fuga no cilindro

3. Etapas de manutenção:

  • Limpar a bobina da válvula de contrapressão
  • Se o problema persistir, limpar a válvula de gatilho e a válvula de segurança
  1. Nota: O deslizamento seccional indica uma má vedação do cilindro em áreas específicas

Movimento rápido para baixo lento ou não sincronizado

1. Verifique a válvula de gatilho no bloco de sincronização:

  • Verificar o aperto da ficha
  • Confirmar o sinal elétrico correspondente

2. Avaliar a servo-válvula proporcional:

  • Verificar a consistência do sinal de ligação e do feedback
  • Limpar a bobina presa se não for coerente

3. Inspecionar os componentes do bloco de sincronização:

  • Verificar a resistência do fluido 6 no orifício X quanto a bloqueios
  • Verificar se a válvula de enchimento está presa

4. Examinar a calha do êmbolo e o cilindro para verificar se estão demasiado apertados

Paragem rápida sem progresso do trabalho

1. No estado de diagnóstico, fornecer sinais eléctricos para:

  • Servo-válvula proporcional (2)
  • Válvula de pressão proporcional (04)
  • Válvula direcional electromagnética (06)

2. Fechar a válvula de enchimento e ajustar a abertura da servo-válvula proporcional

3. Se ambos os cilindros não accionarem:

  • Verificar a válvula de inversão electromagnética (06) no bloco da bomba
    - Verificar o aperto da ficha 1Y2
    - Confirmar o sinal elétrico
    - Verificar se o núcleo da válvula está preso

4. Se o cilindro único falhar:

  • Inspecionar a resistência do fluido (6) no bloco de sincronização quanto a bloqueios
  • Verificar se a válvula de enchimento está presa

Ram quick down com pausa intermédia

  1. Verificar o nível de líquido do depósito de combustível (um nível baixo pode provocar a entrada de ar)
  2. Inspecionar a válvula de enchimento:
  • Verificar a integridade do vedante da entrada de óleo
  • Verificar se a mola está partida

Problemas com o retorno do carneiro

1. Verificar a pressão do sistema no estado de diagnóstico

2. Fornecer sinais eléctricos às válvulas e ajustá-las de acordo com a resolução rápida de problemas

3. Para questões gerais de devolução:

  • Verificar o sinal e o núcleo da válvula direcional electromagnética

4. Para problemas de retorno de um cilindro:

  • Inspecionar a resistência do fluido e a válvula de enchimento no bloco de sincronização

5. Verificar a consistência do sinal da servo-válvula proporcional e do feedback

Sobreaquecimento e pressão elevada durante o funcionamento em vazio

1. Verificar se há bloqueios na resistência do fluido (8) no orifício Y da tampa do controlo de pressão

2. Inspecionar e substituir o elemento do filtro de óleo se ocorrer um aumento rápido da temperatura sem pressão

3. Avaliar o ciclo de trabalho:

  • Verificar se a distância de trabalho ou o tempo de espera são excessivos

4. Rever a configuração das tubagens do sistema hidráulico para otimização

Ao implementar estes passos estruturados de resolução de problemas, os técnicos podem diagnosticar e resolver eficazmente os problemas no sistema servo-freio electro-hidráulico da prensa, assegurando um desempenho ótimo e minimizando o tempo de inatividade.

Depuração do sistema hidráulico controlado por bomba do servofreio de prensa electro-hidráulico

Arranque inicial

Purga do sistema

Abrir completamente a válvula de segurança (014) no conjunto da válvula superior do cilindro. Aceder à interface de diagnóstico do sistema DELEM e deslocar a válvula em cerca de 40%. A velocidade do motor correspondente deve ser de cerca de 700 RPM, com um binário de cerca de 80DA. Fazer funcionar o sistema durante 5-10 minutos e fechar a válvula de segurança.

Medidas de precaução

Ao fechar a válvula de segurança, utilize um manómetro para ajustar a pressão da câmara inferior para 20 MPa. Se não estiver disponível um manómetro, aperte totalmente a válvula de segurança e, em seguida, desaperte-a uma volta. Após a purga, as operações iniciais podem produzir ruído e o curso de retorno pode não ocorrer. Os problemas de sincronização e o retorno lento são normalmente causados por ar residual nas linhas e cilindros hidráulicos.

Geralmente, o funcionamento normal é alcançado após 5-8 ciclos. Se o movimento de retorno ainda não for possível após a purga, solte a válvula de segurança da câmara inferior e repita o processo de purga conforme descrito acima. Evite pesquisas repetidas de parâmetros automáticos ou cursos de retorno forçado para evitar danos na bomba.

Durante a colocação em funcionamento inicial, limite a velocidade do curso de retorno rápido a 100 mm/s para proteger a bomba de danos devidos a uma remoção incompleta do ar e a um funcionamento a alta velocidade.

Regulação da pressão

Válvula de segurança da cavidade inferior: Definida de fábrica para 20 MPa, o ajuste é normalmente desnecessário, exceto se necessário.

Ajuste da válvula de contrapressão: Primeiro, observe a contrapressão estática do sistema, normalmente cerca de 4-5 MPa. Adicione 3-4 MPa a este valor para determinar a regulação da contrapressão dinâmica.

Afinar a válvula de contrapressão com base nas condições reais de funcionamento da máquina.

Baixar o aríete para a posição inferior

Entrar na interface de diagnóstico DELEM, compensar ambas as válvulas em 20%, ajustar o valor DA da válvula de pressão (torque) para aproximadamente 80DA, e depois abrir a válvula de libertação rápida. O cilindro descerá lentamente até entrar em contacto com a matriz inferior.

Precauções:

Assegurar que as regulações das válvulas de contrapressão em ambos os lados estão bem ajustadas. Discrepâncias significativas podem levar a um funcionamento assíncrono.

Ao baixar o êmbolo, aplicar sempre um binário para evitar uma descida rápida que poderia danificar a ferramenta ou o fundo do cilindro, podendo causar graves riscos de segurança.

Vantagens das prensas servo-hidráulicas electro-hidráulicas

Eficiência energética: Consegue uma redução até 70% no consumo de energia através do controlo optimizado do servomotor e da eliminação das perdas por estrangulamento.

Controlo de precisão: O controlo da bomba substitui o controlo convencional da válvula, permitindo o ajuste dinâmico da velocidade do servomotor para uma distribuição precisa do óleo.

Consumo reduzido de energia ao ralenti: O motor desliga-se quando o caudal ou a pressão não são necessários.

Impacto ambiental: Menor consumo de energia e emissões de CO2.

Design compacto: Os servo-motores podem ser significativamente sobrecarregados durante curtos períodos de tempo, permitindo uma redução de 50% na capacidade de potência instalada.

Otimização do sistema hidráulico: Redução de 50% no volume do tanque de óleo e no uso geral de óleo hidráulico.

Gestão térmica: A temperatura de equilíbrio mais baixa elimina a necessidade de dispositivos de arrefecimento, aumentando a vida útil dos componentes hidráulicos.

Redução do ruído: Funcionamento significativamente mais silencioso durante as fases de ralenti, descida rápida, manutenção da pressão e regresso, melhorando o ambiente de trabalho.

Segurança melhorada: Travagem mais rápida dos servomotores em comparação com os motores convencionais, permitindo um corte rápido da pressão e do caudal em situações de emergência.

Melhoria da tolerância à contaminação: Redução da sensibilidade às partículas de óleo de NS7 (servo-válvula proporcional) para NS9 (bomba de êmbolo). Gama de temperaturas de funcionamento mais alargada: servomotor 10°C - 80°C, bomba de êmbolo 20°C - 90°C, em comparação com a servo-válvula proporcional 20°C - 50°C.

Controlo de velocidade superior:

  • Velocidades de descida e retorno rápidas até 200 mm/s em condições óptimas.
  • Definições de velocidade infinitamente variáveis num intervalo de 0-20 mm/s.

Controlo de posição excecional:

  • Precisão de posicionamento de repetição de ±0,005 mm, permitindo uma dobragem de alta precisão.
  • Excelente desempenho no seguimento de trajectórias: precisão de sincronização de ±0,020 mm durante o avanço industrial.

Escalabilidade: O mesmo grupo de válvulas pode ser equipado com bombas de 6, 8 e 10 cc/rev, abrangendo prensas dobradeiras de 30 a 300 toneladas de capacidade.

Proteção contra sobrecarga: O controlo do binário máximo específico do sistema impede a sobrecarga devido a erro humano ou operação incorrecta.

Sistema hidráulico da prensa sincrónica de barra de torção

Análise de princípios

Controlo da pressão

  1. Ligar o sistema hidráulico por meio do arranque do motor da bomba de óleo.
  2. Regular a pressão do sistema para atingir a força de flexão necessária utilizando
    a) Válvula de controlo remoto (10)
    b) Válvula de pressão proporcional
  3. Estas válvulas controlam a válvula de cartucho de duas vias (90) para ajustar a pressão global do sistema hidráulico.

Descida rápida

  1. Ativar os solenóides Y2 e Y3; desativar Y1.
  2. O carneiro desce rapidamente devido à gravidade, enquanto:
    a) A válvula de enchimento aspira o óleo para a câmara superior do cilindro.
    b) A válvula direcional electromagnética (40) na posição P-A e a válvula de retenção (30) canalizam o óleo para a câmara superior.
  3. O óleo da câmara inferior passa através dela:
    a) Válvula de borboleta de uma via (100)
    b) Válvula de gatilho (50)
    c) Válvula direcional electromagnética (40) na posição B-T, com retorno ao depósito
  4. Regular a válvula de estrangulamento unidirecional (100) para controlar a velocidade de descida rápida do aríete.

Curso de trabalho

  1. Ativar os solenóides Y2 e Y4; desativar Y1 e Y3.
  2. A válvula de enchimento normalmente fechada (válvula de retenção hidráulica) veda o orifício do óleo.
  3. O óleo pressurizado da bomba flui para a câmara superior do cilindro através de:
    a) Válvula electromagnética (40) na posição P-A
    b) Válvula de retenção (30)
  4. O óleo da câmara inferior regressa ao reservatório através de:
    a) Válvula de gatilho (60)
    b) Válvula do acelerador (70)
    c) Válvula electromagnética (40) na posição B-T
  5. Regular a velocidade de trabalho com a válvula de estrangulamento (70).
  6. Monitorizar a pressão na câmara inferior através do orifício M2.

Remoção de carga

  1. Após a pressurização, desenergizar todos os solenóides (Y1, Y2, Y3, Y4).
  2. O óleo pressurizado da câmara superior é libertado:
    a) Orifício (20)
    b) Válvula direcional electromagnética (40) na posição A-T
  3. Controlo da duração da remoção da carga através de um relé de tempo.

Curso de retorno

  1. Energizar Y1; desenergizar Y2 e Y3.
  2. O óleo pressurizado da bomba flui para a câmara inferior do cilindro através de:
    a) Válvula electromagnética (40) na posição P-B
    b) Válvula de gatilho (50)
    c) Válvula de estrangulamento unidirecional (100)
  3. Esta pressão abre simultaneamente a válvula de enchimento (válvula de retenção hidráulica).
  4. O óleo da câmara superior regressa rapidamente ao depósito através da válvula de enchimento.

Resolução de problemas comuns

Problemas de Ram down

  1. Em primeiro lugar, verificar se a pressão da válvula de segurança da cavidade inferior (n.º 80) diminuiu.
  2. Limpar as válvulas de gatilho n.º 60 e n.º 50, bem como a válvula de segurança da cavidade inferior n.º 80.
  3. Parar o cilindro no ponto morto superior. Feche completamente a válvula de aceleração n.º 70 e a válvula de aceleração unidirecional n.º 100. Isto ajudará a determinar se as válvulas de gatilho N.º 50 e N.º 60 estão danificadas.

Sem aceleração ou abrandamento

  1. Inspecionar o obturador da válvula de gatilho n.º 50 para verificar se está solto.
  2. Verificar o sinal elétrico da válvula direcional n.º 40 quanto ao funcionamento normal e verificar se a válvula está presa. Se estiver presa, limpar bem a válvula.
  3. Assegurar que a válvula de estrangulamento unidirecional n.º 100 está completamente solta.
  4. Desapertar a válvula de segurança da cavidade inferior n.º 80 para determinar se existe um aperto excessivo entre o cilindro de óleo e a calha de guia.
  5. Examinar a válvula de enchimento para detetar eventuais problemas de aderência.

Nenhum progresso de trabalho no ponto de mudança de velocidade

  1. Verificar a regulação correcta do interrutor de curso.
  2. Verificar se as válvulas de gatilho n.º 50 e n.º 60 estão coladas.
  3. Verificar se a válvula de enchimento está presa. Durante a fase de co-alimentação, tocar no tubo de retorno do óleo de enchimento para detetar qualquer transbordo de óleo.
  4. Observar se existe uma presença significativa de ar quando o depósito de combustível regressa.
  5. Confirmar que tanto a pressão do sistema como a pressão na câmara inferior M2 estão dentro dos valores normais.

Não pode regressar ou regressa lentamente

  1. Verificar se o sistema hidráulico está pressurizado e se atingiu o nível de pressão necessário.
  2. Verificar o sinal elétrico da válvula direcional n.º 40 quanto ao funcionamento normal e verificar se a válvula está encravada.
  3. Examinar o orifício F do orifício de controlo da válvula de enchimento quanto a bloqueios. Além disso, verifique se a válvula de enchimento está presa.
  4. Tenha em atenção que uma válvula n.º 50 encravada pode causar viagens de retorno lentas.

Tabela e diagrama em anexo

Em anexo Quadro 1: Seleção do diâmetro do tubo hidráulico

Diâmetro do caudal

Determinação do tamanho do tubo para Sistemas hidráulicos

A seleção do material, tipo e tamanho de tubo adequados para uma determinada aplicação e tipo de acessório é fundamental para garantir um funcionamento eficiente e sem problemas do sistema de fluido.

A escolha do material correto do tubo e a determinação do tamanho ideal do tubo (O.D. e espessura da parede) são essenciais para selecionar a tubagem adequada.

O dimensionamento adequado do tubo para várias partes de um sistema hidráulico resulta numa combinação óptima de desempenho eficiente e económico.

Um tubo demasiado pequeno provoca uma elevada velocidade do fluido, o que pode ter muitos efeitos prejudiciais. Nas linhas de pressão, provoca elevadas perdas por fricção e turbulência, o que resulta em quedas de pressão elevadas e geração de calor.

O calor elevado acelera o desgaste das peças móveis e leva ao rápido envelhecimento dos vedantes e das mangueiras, resultando, em última análise, numa redução da vida útil dos componentes.

A produção excessiva de calor também significa desperdício de energia e redução da eficiência.

A seleção de um tubo sobredimensionado aumenta o custo do sistema. Assim, o dimensionamento ótimo dos tubos é fundamental. Segue-se um procedimento simples para o dimensionamento de tubos:

Determinar o diâmetro de fluxo necessário

Utilize uma tabela para determinar o diâmetro de caudal recomendado para o caudal necessário e o tipo de linha.

A tabela baseia-se nas seguintes velocidades de fluxo recomendadas:

diâmetro de caudal recomendado

Se pretender utilizar velocidades diferentes das indicadas acima, utilize uma das seguintes fórmulas para determinar o diâmetro do caudal necessário.

diâmetro de caudal recomendado
Tabela de diâmetros de caudal de óleo hidráulico

Apêndice: Diagrama esquemático do servo electro-hidráulico Sistema hidráulico da prensa dobradeira

Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico

Apêndice: Diagrama esquemático do sistema electro-hidráulico Prensa Servo Sistema hidráulico de travagem (400-1200 toneladas)

Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico (400-1200 toneladas)

Apêndice: Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico (400-1200 toneladas)

Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico (400-1200 toneladas)

Apêndice: Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico (1600-3000 toneladas)

Diagrama esquemático do sistema hidráulico do freio de prensa servo electro-hidráulico (1600-3000 toneladas)

Apêndice: Tabela de temporização da prensa dobradeira servo electro-hidráulica

Tabela de temporização da prensa servo-hidráulica electro-hidráulica

Apêndice: Diagrama esquemático da sequência de ação da prensa dobradeira

Diagrama esquemático da sequência de ação da prensa dobradeira

Apêndice: Princípio do sistema hidráulico controlado por bomba da prensa servo-hidráulica electro-hidráulica

Princípio do sistema hidráulico controlado por bomba de uma prensa servo-hidráulica electro-hidráulica

Apêndice: Diagrama esquemático do sistema hidráulico da prensa sincrónica de barra de torção

Diagrama esquemático do sistema hidráulico da prensa sincrónica de barra de torção
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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.

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