Os componentes principais do circuito do motor hidráulico são, para além da bomba e do fluido, o próprio motor, a caixa de engrenagens e a válvula limitadora de pressão.
Como este circuito é independente do circuito do actuador e como não necessita de tanta pressão, para o seu dimensionamento considerou-se uma pressão mínima de funcionamento de 150 bar.
Selecção da caixa de engrenagens
Para fazer rodar o rolo de laminagem inferior para a correcção de molas é necessário desenvolver um binário de 13,47kN, sendo por isso que se optou por utilizar uma caixa de engrenagens, que possibilita também um melhor controlo da velocidade de rotação do rolo que necessita de ser 16,81 rpm, como calculado anteriormente. Com base nos catálogos da Bosch Rexroth para selecção de caixas de engrenagem (anexo B.2.8), há que ter em conta a seguinte equação disponibilizada:
onde 𝑑𝑑 é a relação (ratio) de transmissão entre a velocidade de entrada (motor de accionamento), 𝑃𝑃1, e a velocidade de saída (velocidade pretendida para o sistema), 𝑃𝑃2. Atendendo então ao mesmo catálogo, pôde escolher-se uma caixa de
engrenagens que permite obter um binário constante, o que é essencial para o sistema de correcção. As suas características principais encontram-se na Tabela 4.9.
Tabela 4.9 – Características principais da caixa de engrenagens. 𝑑𝑑 =𝑃𝑃𝑃𝑃1
2 (4.21)
Componente Parâmetro Característica Referência
Caixa de engrenagens Relação de transmissão 17 - 154 REDULUS GMH 0036R3ZAO80.36HCO Binário desenvolvido 14,5 kN
113 Escolhendo então uma relação de transmissão de 80,36 e sabendo que a velocidade de saída é de 16,81 rpm, verifica-se que é necessário um motor que lhe aplique uma velocidade de entrada de 1351 rpm (cálculos no anexo D.2.4).
A título de curiosidade, refira-se ainda que esta caixa de engrenagens tem um diâmetro de 380 mm e um braço de montagem de 650 mm, para que possa ser acoplada ao sistema de correcção e para que os apoios suportem o elevado binário desenvolvido.
Selecção do motor hidráulico
Conhecida a caixa de engrenagens, resta agora escolher um motor para lhe impor movimento em ambos os sentidos, de modo a que o rolo inferior de laminagem também se possa mover em ambos os sentidos. Para isso, foram utilizados os catálogos da Bosch Rexroth relativos a motores hidráulicos (anexo B.2.9). Dentro das soluções possíveis, a escolha recaiu sobre os motores do tipo AZMN para engrenagens, cujas características principais se encontram na Tabela 4.10.
Tabela 4.10 – Características principais do motor hidráulico.
Nestes catálogos pode encontrar-se também a equação que permite determinar o caudal de fluido hidráulico necessário para que o motor adquira a velocidade pretendida:
onde 𝑄𝑄 é o caudal de fluído, em L/min, 𝑉𝑉 a vazão23
23
Vazão ou deslocamento é a capacidade de deslocamento de fluido por uma bomba ou motor por cada rotação.
em cm3, 𝑃𝑃 a velocidade do motor e 𝜂𝜂𝑃𝑃 o rendimento volumétrico do motor, em percentagem.
Componente Parâmetro Característica Referência
Motor hidráulico Tamanho 25 AZMN-12-025 UDC12ML Pressão de funcionamento 50-200 bar Binário de saída máximo 50 N∙m Rotações de saída 500-3000 rpm 𝑄𝑄 =𝑉𝑉 × 𝑃𝑃𝜂𝜂 𝑃𝑃 × 10 −1 (4.22)
114
Sendo necessária uma velocidade de 1351 rpm para a entrada da caixa de engrenagens e considerando que o rendimento do motor é de 90% [27], pode calcular-se o caudal necessário para o accionamento do motor, sendo este de 37,5 L/min, como se mostra no anexo D.2.4.
Neste tipo de motores pode ser incorporado um sensor de efeito Hall, como se encontra indicado no anexo B.2.9. A utilização deste sensor é necessária pois permite fornecer informação ao autómato acerca da posição da mola no sistema de laminagem. Assim, do anexo B.2.10, sabe-se que o sensor apropriado para o motor escolhido tem 48 dentes, o que significa que por cada 48 pulsos o motor efectua uma rotação, que corresponde a aproximadamente 0,01244 rotações à saída da caixa de engrenagens. Sendo assim, como os rolos de laminagem têm 250 mm de diâmetro, considerando o seu perímetro tem-se que por cada pulso a mola é deslocada aproximadamente 0,2 mm. No anexo B.2.10 podem ver-se mais algumas características do sensor referido.
Selecção da válvula limitadora de pressão
Como o motor hidráulico seleccionado permite suportar pressões até 280 bar, a válvula limitadora de pressão para este circuito deve ser ajustável numa gama de pressões próxima deste valor e suportar caudais de pelo menos 37,5 L/min. Assim o processo de selecção levou à escolha de uma válvula limitadora de pressão do tipo DBDS (anexo B.2.11). As características principais desta válvula são apresentadas na Tabela 4.11.
Tabela 4.11 – Características principais da válvula limitadora de pressão do circuito do motor.
Componente Parâmetro Característica Referência
Válvula limitadora de pressão Tamanho 8 DBDS 8 G1X/200 Pressão máxima de trabalho 315 bar Caudal máximo de trabalho 120 L/min
115
Selecção da válvula direccional
Conhecido já o funcionamento de uma válvula direccional e querendo que o motor hidráulico realize movimentos de rotação em ambos os sentidos, é necessário que no seu circuito exista também uma válvula direccional.
Tendo em conta que o sentido de rotação do motor é controlado pelo autómato, a válvula direccional deve ser pilotada. Para tal, recorreu-se novamente ao catálogo interactivo da Bosch Rexroth [25], escolhendo-se uma válvula direccional pilotada 4/3, do tipo WEH (anexo B.2.12), adequada à pressão e caudais do circuito e que pode ser accionada electricamente pelo autómato, que através de uma saída digital permite colocar a válvula na posição de comando avanço e através de outra saída digital, permite colocar a válvula na posição de comando retorno. Quando não existe sinal digital nas entradas da válvula, este fica na posição de comando paragem. As suas características encontram-se na Tabela 4.12 a seguir apresentada.
Tabela 4.12 – Características principais da válvula direccional do circuito do motor.