PROJETO DA MÁQUINA DE RACHAR LENHADIMENSIONAMENTO MANUTENÇÃO INDUSTRIAL 4º SEMESTRE ERIC LENON PETRILLI FERNANDO ALEX GALVÃO JOÃO VICTOR TATUÍ, NOVEMBRO DE 2011 ........................1.................................................................. Perda de Carga na Válvula.........................................13 8................................. 8 4.................... Projeto do Rachador de Lenha Hidráulico – Dimensionamento do Atuador ........... Velocidade Real .................................................... 15 Página 2 de 15 ................................................................4.............................................2............ 4 1......... 9 4................................................. Determinando o Fator de Atrito .....11 7..................................................................... Cálculo do Comprimento Total (cm) da Tubulação ............................................................................................................................... 4 1.................... 6 3... Dimensionamento do Motor Elétrico acoplado à Bomba .. 9 4........... Pressão Nominal e Pressão de Trabalho Estimada .............................8.................................................... Perda Térmica da Tubulação ............................... 4 1.................. Dimensionamento da Bomba Hidráulica ............... Dimensionamento do Pistão ... Perda de Carga Total .......................................................................... Conclusão ......... Lista dos Materiais Hidráulicos Utilizados ........................................1.................3............. Tempo Total de Operação: Avanço e Retorne para Corte ...... 7 4.................................................................................................................. 6 2................ 5 1.............................................2............................... 8 4................................................................................................... Verificação da Pressão de Trabalho ............................. 6 2..............14 9.... Dimensionamento da Tubulação ...2.................................. 5 2............................................ Dimensionamento da Haste ...................................................................................................... Dissipação Térmica do Reservatório .......................................................................................... Volume de Absorção da Bomba ....................................................................................Sumário Introdução ........................................................................10 5.........1........................................................................ Circuito Hidráulico – Rachador de Lenha .....................................................................................................................................10 6...............5........... Dimensionamento do Reservatório ..... 7 3.............................. 8 4.................6.............3.........................................................1...... 8 4........................................................................................................................ 9 4.........2........ 7 3................................................................. Dimensionamento do Braço Hidráulico que colocará as toras no Rachador de Lenha .................... 3 1......................................................7..10 4.....................................................................4.............................................. Superfície de Troca Térmica ..... Perda de Carga na Tubulação..................... Tipo de Escoamento do Fluido ..... pois o Rachador de Lenha auxilia no corte das toras de madeira fazendo com que o diâmetro das toras diminua. evitando o serviço braçal do operador que teria que cortar as toras com supostamente um machado. através da substituição do serviço manual que é sempre muito cansativo e perigoso por máquinas ou robôs industriais que fazem um serviço mais rápido e que também diminui o perigo de acidentes por parte dos trabalhadores. o grupo elaborou este Projeto Hidráulico de uma Máquina de Rachar Lenha com a finalidade de mostrar na prática a importância da hidráulica e também. além de assegurar a saúde física do operador. Uma Máquina de Rachar Lenha é muito utilizada em indústrias que utilizam caldeiras à lenha. Figura 1: Componentes de um cortador de lenha Página 3 de 15 . a importância da automação de máquinas com a finalidade de melhorar processos produtivos. evitando o desgaste físico por parte dos trabalhadores.INTRODUÇÃO A tecnologia é uma ciência que está sempre em grande ascensão. por exemplo. facilitando assim o trabalho do operador da caldeira e também. sendo este serviço cansativo substituído pelo trabalho da Máquina de Rachar lenha. Atualmente ela auxilia-nos de muitas formas como. Através do conhecimento obtido na disciplina de Hidráulica e Pneumática da Fatec Tatuí. 5kg / cm² 1. Pressão de 150 kg/cm². Dimensionar braço hidráulico para fazer a colocação das toras na máquina de rachar lenha.127.Pte 4. Pressão Nominal e Pressão de Trabalho Estimada PN=pressão nominal Pte=Pressão de trabalho estimada PN=150 kg/cm² Pte = PN . Força de Avanço de 15000 kgf.2. Projeto do Rachador de Lenha Hidráulico.0. Dimensionamento do Pistão Dp=Diâmetro do pistão 4.Fa cm π .Dimensionamento do Atuador Dados: Rachador de Lenha Hidráulico capaz de rachar toras de 700 mm de diâmetro e 1000 mm de comprimento.1.2389cm → 122.5 Dp = 12.85kg / cm² Pte = 150. Tempo para operação de corte de 15s.15000 Dp = π .0.389mm → Dpc = 125mm Dp = Página 4 de 15 .1. 1. O acionamento de avanço e retorno deve ser executado por comando do operador.85 Pte = 127. Peso das toras de no máximo 120 kg. ( Dp²) PTb = ( 15000. Verificação da Pressão de Trabalho PTb=Pressão de trabalho PTb = ( Fa.3. Dimensionamento da Haste Dh=Diâmetro da haste dh = 4 dh = 4 64.4.S .66 mm → dhc = 56 mm Página 5 de 15 .E 64.23 < 127.766cm → 47.5²) Ptb Pte = 122.(12.23kg / cm² π .15000 π ³.2100000 dh = 4.3.100 ².Lh ².1.5→ok 1.Fa cm π ³.5.4 ) = 122.4 )kg / cm² π . ηt 49.90 1000.65HP 0.1.0.QB cm³ / rot n. Dimensionamento do Motor Elétrico Acoplado à Bomba QB. Volume de Absorção da Bomba Vg=Volume de absorção Adotado: =0.2.93.659Kw → = 19.1 Q= 15 ( ) 60 Q = 0.S m³ / min t 0.0.2 cm³ / rot 2.(0.01227.08 l/min 2.08.0783cm³ / rot Vg = Bomba de engrenagens tipo G2 Tamanho nominal = 16 Vg = 16. Dimensionamento da Bomba Hidráulica A=Área Q=Vazão A.93 Vg = 15.P Kw 600.659 N = 14.04908m³ / min → 49.93 =0.49.2.08l / min Q= = 0.ηv 1000.150 N= 600.90) 14.01227m² RPM da bomba escolhido foi de 3500 devido a forte vazão de 49.08 Vg = 3500.746 N= N=Potência de saída do motor elétrico Página 6 de 15 . 29 = 0. Qb (Litros).2.87m L=3 L=3 3. Dissipação Térmica do Reservatório Temperatura ambiente – 32º Temperatura que o fluido deve ser mantido – 75º q = K .S .(75 − 32) q = 752. > 147.3.14724 m³ Vreserv.0.= 6 L³ ( m³) Vresr m 6 1L = 1.58m 0.3456. 49.29m 3L = 3.1.08 Vreserv.19kcal / h Página 7 de 15 .L² S = 16.0.29² S = 1. L=Dimensões do reservatório Superfície de Troca Térmica S = 16.29 = 0.24 L = 0.0.14724 6 L = 0.(t2 − t1 ) q = 13.1.0. > 3. > 3. Vreserv.3456m² 3.29 = 0. Dimensionamento do Reservatório Vreserv=Volume do reservatório Vreserv.29m 2 L = 2. 65. Tipo de Escoamento do Fluido RE = v.4. Dimensionamento da Tubulação Dt=Diâmetro da tubulação V=Velocidade recomendada Q Cm 0.59cm ou 5/8” 4.65.015 .1.P 0.2234cm / s dt = 1.(1.08 v= 0.1.015 .45 RE = 1455.303cm / s V = 121.1500.dt γ =0.3696 cm Diâmetro comercial da tubulação = 1.08 0.π . Escoamento laminar Determinando o Fator de Atrito 75 RE 75 ψ = 1455 .97.015 .( dt ²) 49 .555 .ν dt = V = 121. Velocidade Real Q Cm 0.π .59 0.97 cm / s v= 4.303 49 .63 → RE = 4.2.π .0515 ψ = Página 8 de 15 . 2234 dt = V = 555.π .45 (viscosidade para óleo SAE 10) γ 411.59 ²) v = 411.015 .3.63 ψ = 0. 1.97cm 4. Tab.411. Perda de Carga na Tubulação 5.Lt .br/produtos/tabelas Página 9 de 15 .4.boschrexroth.1.97 ² Pt = 0.1010 Pt = 0.99) LT=Comprimento Total LT = 314.11Kg/cm³(para óleo SAE 10) Perda de Carga na Válvula Dados: 1pç – Válvula Direcional 4/3 vias com Acionamento Manual.881.ν ² Pt = ψ Kg / cm ² dt .7628 kg / cm ² 4.6.314 .4. Cálculo do Comprimento Total (cm) da Tubulação Tubulação utilizada: • 3 cotovelos 90º curto • 135 cm de tubulação flexível LT = L1 + L2 LT = 135 + 3.97 .com.(59.1 – Perda de Carga na Válvula www.ρ .0515 .5. ρ=881.59 .1010 5. Perda de Carga Total PcT = Pt + Pv PcT = 0. Perda Térmica da Tubulação q = 1.8. Tempo Total de Operação: Avanço e Retorno Para Corte = =4m/min =5m/min Página 10 de 15 . 5.7.4 kg/cm² para uma vazão de 49. não há a necessidade de um trocador de calor para auxiliar na refrigeração do fluido.Qb q = 1.49.6kcal / h q Tanque = 752.Pv = Perda de carga na válvula = 2.434.08 L conforme curva nº2.1628.60 Kcal/h∴ q tanque ≥ q tubulação → OK Como a Dissipação Térmica do Reservatório é maior que a Perda Térmica da Tubulação.Pct.1628kg / cm² 4.3.19 Kcal/h q Tubulação = 222.08 q = 222.434. 4.4 PcT = 3.7628 + 2. 6. Dimensionamento do Braço Hidráulico que colocará as toras no Rachador De Lenha Figura 2: Guincho hidráulico Página 11 de 15 . 127.Fa cm π .4 = 33.3.328 Dp = π . P Fat = 4.Lh ² .766kg / cm² π .E 64.5.424.cos ø= L. L1.58mm → Dpc = 40mm Dp = PTb = 424.328 4 dh = π ³.058cm → 20.S .328.48 ².424.Fa 4 dh = cm π ³.54mm → dhc = 18mm Página 12 de 15 .354cm → 13.(4²) Lh = = 48 cm Lh= 48 cm 64.5 Dp = 2.Fat.2100000 dh = 1.Pte 4. Circuito Hidráulico – Rachador de Lenha Página 13 de 15 .7. com 5/8” de diâmetro (1.65HP. vazão de 49. haste de 18mm e curso máximo de 480mm. 135 cm de tubulação flexível por engate rápido para conexão.08l/min. 1 peça – Motor Elétrico de 19. 1 peça – Reservatório com capacidade de 147. Página 14 de 15 . 3 peças – Cotovelos de 90º curtos com 59. 1 peça – Válvula direcional de 4/3 vias do Braço Hidráulico com acionamento manual e conexões de 5/8”. Lista dos Materiais Hidráulicos Utilizados 1 peça – Atuador do Rachador de Lenha de dupla ação com diâmetro de 125mm.8. 1 peça – Bomba de engrenagens tipo G2. com dimensões de 29x58x87 cm. haste de 56mm e curso máximo de 1000mm. tamanho 16.99 cm cada. 1 peça – Atuador do Braço Hidráulico com diâmetro de 40mm. 1 peça – Válvula direcional de 4/3 vias do Rachador de Lenha com acionamento manual e conexões de 5/8”.24 litros.59cm). A conclusão deste projeto mostra-nos o quão valioso é o projeto de automação de uma máquina ou até mesmo a construção de uma máquina. Página 15 de 15 .9. Conclusão Um projeto de dimensionamento de uma máquina é sempre algo de muita responsabilidade e quem o projeta tem que ter plena consciência do que está fazendo. tendo que ser obedecidas várias normas e vários processos para se obter um equipamento ou máquina de qualidade que traga bons frutos futuramente. pois qualquer engano ou equívoco que venha a ocorrer pode causar inúmeros danos tanto financeiros como de vida também.