Uma mini-unidade hidráulica combina um motor elétrico, uma bomba de engrenagens, um reservatório de óleo e um bloco de válvulas num único conjunto compacto. É amplamente utilizada em rampas niveladoras, reboques basculantes, plataformas elevatórias tipo tesoura, plataformas elevatórias traseiras e equipamentos semelhantes.
As válvulas do manifold controlam a pressão, a direção, a velocidade e o movimento da carga. Uma unidade de ação simples utiliza normalmente uma válvula de alívio de pressão, uma válvula de retenção, uma válvula solenóide de descida e uma válvula de controlo de caudal. Uma unidade de dupla ação requer também uma válvula de controlo direcional. Podem ser adicionadas válvulas de retenção de carga para cargas verticais ou suspensas.
Válvulas comuns num Mini-unidade hidráulica
| Válvula | Função principal | Utilização típica |
|---|---|---|
| Válvula de alívio de pressão | Limita a pressão máxima | Quase todas as unidades |
| Válvula de retenção | Impede o refluxo | A maioria dos circuitos |
| Válvula de descida solenóide | Devolve o óleo ao depósito | Sistemas de elevação de ação simples |
| Válvula de controlo direcional | Altera o sentido de rotação do cilindro | Cilindros de dupla ação |
| Válvula de controlo de caudal | Controla a velocidade do cilindro | Subir e descer |
| Válvula de contrapeso | Controla as sobrecargas | Cargas verticais |
| Válvula de retenção com comando piloto | Bloqueia o cilindro | Manutenção da posição |
Estas válvulas são normalmente instaladas como cartuchos no interior de um bloco compacto, reduzindo a tubagem e o risco de fugas.
Válvula de alívio de pressão
Uma válvula de alívio de pressão protege a unidade contra pressão excessiva. Quando a pressão atinge o valor predefinido, a válvula abre e encaminha o excesso de caudal da bomba de volta para o reservatório.
Deve suportar tanto a pressão máxima como o caudal total da bomba. O seu ajuste deve movimentar a carga sem exceder a pressão de segurança do sistema.
A maioria das mini-unidades hidráulicas utiliza válvulas de alívio de cartucho compactas de ação direta. Uma válvula de alívio com dimensões ou ajuste incorretos pode causar picos de pressão, danos nos componentes ou força de elevação insuficiente.
Válvula de retenção
Uma válvula de retenção permite que o óleo flua da bomba para o cilindro, bloqueando simultaneamente o fluxo inverso.
Num circuito de elevação de ação simples, ajuda a manter o cilindro na posição após o motor parar. Sem ele, o óleo pode fluir para trás através da bomba de engrenagens e baixar a carga.
Deve ter-se em conta a capacidade de caudal, a pressão de abertura e as fugas internas. Uma válvula de retenção normal não deve ser o único dispositivo de segurança para uma carga suspensa.
Quando a aplicação exige uma retenção de carga fiável, poderá também ser necessária uma válvula de contrapeso ou uma válvula de retenção pilotada.
Válvula de descida solenóide
Uma válvula de descida solenóide é frequentemente utilizada em mini-unidades hidráulicas de ação simples.
Durante a elevação, a bomba envia óleo para o cilindro. Quando o comando de descida é ativado, a válvula solenóide abre um caminho de retorno para o reservatório, permitindo que a carga desça por gravidade.
Um modelo normalmente fechado bloqueia o fluxo de retorno quando a alimentação é desligada. Também é possível adicionar um sistema de libertação manual de emergência. A tensão da bobina deve ser compatível com o sistema de controlo da máquina.
As opções comuns de bobinas incluem 12 V CC, 24 V CC, 48 V CC, 110 V CA e 220 V CA, dependendo do sistema de controlo da máquina.
A capacidade de caudal da válvula também deve corresponder à velocidade de descida necessária.
Válvula de controlo direcional
Uma mini-unidade hidráulica de dupla ação requer uma válvula de controlo direcional ou um circuito equivalente com válvulas de cartucho para controlar a extensão e a retração.
Uma válvula 4/2 permite a extensão e a retração. Uma válvula 4/3 acrescenta uma posição neutra.
No caso de uma válvula 4/3, a posição central deve corresponder aos requisitos da bomba e da máquina. As diferentes configurações da posição central afetam a descarga da bomba, a retenção do cilindro e a circulação de óleo quando o atuador está parado.
Uma configuração com centro em tandem permite descarregar a bomba na posição neutra, ao mesmo tempo que bloqueia as entradas do cilindro. A válvula deve ser adequada ao caudal, pressão, tensão e ciclo de trabalho exigidos.
Válvula de controlo de caudal
Uma válvula de controlo de caudal regula a velocidade do cilindro.
Numa unidade de ação simples, é normalmente instalada na passagem de retorno. A bomba determina a velocidade de elevação, enquanto a válvula limita a velocidade a que o óleo sai do cilindro durante a descida.
Uma válvula com compensação de pressão proporciona uma velocidade mais estável em condições de carga variável. Isto é útil para plataformas elevatórias e plataformas de carga traseiras que têm de descer suavemente com pesos de carga diferentes.
Uma restrição excessiva provoca perda de pressão e aquecimento. Por conseguinte, o caudal necessário deve ser selecionado de acordo com o tamanho do cilindro e a velocidade de movimento pretendida.
Válvula de contrapeso ou válvula de retenção pilotada
Ambas as válvulas permitem a retenção de carga, mas têm finalidades diferentes.
Válvula de contrapeso
Uma válvula de contrapeso controla a saída de óleo de um cilindro quando a gravidade ou uma força externa podem impulsionar a carga.
É comum em:
- Plataformas elevatórias tipo tesoura
- Reboques basculantes
- Plataformas de trabalho aéreo
- Plataformas basculantes
- Equipamento de elevação vertical
A válvula ajuda a evitar a descida descontrolada e deve, normalmente, ser instalada junto à porta do cilindro.
A sua regulação de pressão e a relação do piloto devem corresponder à carga. Uma seleção incorreta pode causar um movimento instável, uma elevada perda de pressão ou um aquecimento excessivo do óleo.
Válvula de retenção pilotada
Uma válvula de retenção pilotada retém o óleo no interior do cilindro até que a pressão do piloto a abra.
É adequado para estabilizadores, grampos e equipamento de posicionamento que exijam um baixo nível de fuga.
Para o movimento controlado de uma carga vertical, uma válvula de contrapeso é normalmente mais adequada. Para a manutenção da posição, uma válvula de retenção pilotada pode ser a melhor opção.
Configurações típicas de válvulas
A configuração das válvulas de uma mini-unidade hidráulica depende principalmente do facto de esta acionar um cilindro de ação simples ou de ação dupla.
| Artigo | Mini-unidade hidráulica de ação simples | Mini-unidade hidráulica de dupla ação |
| Tipo de atuador | Cilindro hidráulico de ação simples | Cilindro hidráulico de dupla ação |
| Válvulas principais | Válvula de alívio de pressão; válvula de retenção na saída da bomba; válvula de descida solenóide normalmente fechada; válvula de controlo de caudal; válvula de descida manual de emergência | Válvula de alívio de pressão; válvula de retenção; válvula de controlo direcional 4/2 ou 4/3; válvulas de controlo de caudal |
| Extensão | A bomba envia óleo para o cilindro, fazendo com que este se expanda. | A válvula direcional envia óleo pressurizado para o lado do pistão do cilindro. |
| Retirada | A válvula de descida solenóide abre-se e permite que o óleo regresse ao reservatório por gravidade ou sob carga externa. | A válvula direcional envia óleo pressurizado para o lado da haste, enquanto o óleo da câmara oposta regressa ao depósito. |
| Controlo de velocidade | A válvula de controlo de caudal regula a velocidade de descida. | As válvulas de controlo de caudal regulam a velocidade de extensão e retração. |
| Retenção da carga | A válvula de retenção ajuda a manter a pressão depois de o motor parar. | Pode ser adicionada uma válvula de contrapeso ou uma válvula de retenção pilotada quando for necessário manter a carga. |
| Aplicações típicas | Reboques basculantes, plataformas elevatórias, niveladores de cais e plataformas elevatórias tipo tesoura | Equipamento de fixação, sistemas de posicionamento, pequenas prensas e equipamento de elevação bidirecional |
Como selecionar as válvulas adequadas
Antes de projetar o coletor, certifique-se de que:
- Tipo de cilindro, diâmetro interno, diâmetro da biela e curso
- Carga máxima e pressão de serviço
- Cilindrada e caudal da bomba
- Velocidade do cilindro necessária
- Tensão e potência do motor
- Requisito de manutenção da pressão
- Ciclo de trabalho
- Requisito de descida de emergência
- Espaço disponível para instalação
As características nominais das válvulas devem incluir uma margem adequada, e as passagens do coletor devem evitar quedas de pressão e aquecimento excessivos.
A sequência completa de funcionamento deve ser analisada antes da seleção de cada válvula. Uma válvula pode ter uma pressão nominal suficiente, mas mesmo assim ser inadequada devido a uma capacidade de caudal limitada, a fugas internas elevadas ou a uma função de funcionamento incorreta.
Erros comuns na seleção
Entre os erros mais comuns contam-se:
- Escolha de uma válvula de alívio de pressão com dimensões insuficientes
- Utilização de uma tensão incorreta no solenóide
- Recorrer a uma válvula de retenção normalizada para uma carga suspensa
- Omitir o controlo da velocidade de descida
- Instalação de uma válvula de contrapeso demasiado longe do cilindro
- Utilização de passagens do coletor com dimensões insuficientes
- Selecionar a posição central errada da válvula direcional
As passagens de dimensão insuficiente e o estrangulamento excessivo também provocam aquecimento. Uma válvula de carretel direcional não consegue manter um cilindro sem algum nível de fuga interna.
Estes erros podem provocar desvios do cilindro, descida instável, movimento lento, sobreaquecimento do óleo ou picos de pressão.
Perguntas Frequentes
Todas as mini-unidades hidráulicas precisam de uma válvula de alívio?
Normalmente, é necessária uma válvula de alívio de pressão para limitar a pressão máxima e proteger os componentes hidráulicos.
Qual é a válvula que controla a velocidade de descida?
Uma válvula de controlo de caudal na conduta de retorno controla a velocidade de descida. Um design com compensação de pressão proporciona uma velocidade mais constante face a variações de carga.
Que válvula deve ser utilizada num cilindro vertical?
Uma válvula de contrapeso é normalmente utilizada quando a gravidade permite mover a carga. Uma válvula de retenção pilotada é mais adequada quando o principal requisito é a manutenção da posição.
Conclusão
A configuração das válvulas de uma mini-unidade hidráulica depende do tipo de circuito e do movimento da carga.
As válvulas de alívio de pressão e as válvulas de retenção são comuns na maioria das unidades. Os sistemas de ação simples necessitam normalmente de uma válvula solenóide de descida e de uma válvula de controlo de caudal. As unidades de ação dupla requerem uma válvula de controlo direcional. Podem ser adicionadas válvulas de contrapeso ou válvulas de retenção pilotadas para controlo da carga e manutenção da posição.
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