O que são Motores Hidráulicos?
Por Gustavo Marinho, CFPHS
Os motores hidráulicos são atuadores rotativos que convertem energia hidráulica ou fluida em energia mecânica. Eles trabalham em conjunto com uma bomba hidráulica, que converte energia mecânica em fluido ou energia hidráulica. Os motores hidráulicos fornecem a força e movimento para mover uma carga externa.
Três tipos comuns de motores hidráulicos são usados com mais frequência hoje em dia – motores de engrenagem, palhetas e pistão – com uma variedade de estilos disponíveis entre eles. Além disso, existem várias outras variedades que são menos usadas, incluindo motores gerotor ou gerolor (orbital ou “roller star”).
Os motores hidráulicos podem ser de deslocamento fixo ou variável e operam de forma bidirecional ou unidirecional. Motores de deslocamento fixo acionam uma carga a uma velocidade constante enquanto um fluxo de entrada constante é fornecido. Motores de deslocamento variável podem oferecer taxas de fluxo variáveis, alterando o deslocamento. Motores de deslocamento fixo fornecem torque constante; projetos de deslocamento variável fornecem torque e velocidade variáveis.
Representação esquemática de um motor de deslocamento variável de pistões axiais
Torque, ou o esforço de giro e de torção da força do motor, épode ser expresso em lb-in, ft-lb ou Nm. Existem três tipos diferentes de torque. O torque de fuga é normalmente usado para definir o torque mínimo necessário para ligar um motor sem carga. Este torque baseia-se no atrito interno do motor e descreve a força inicial de “partida” necessária para dar partida no motor.
O torque de funcionamento produz torque suficiente para manter o motor ou o motor e a carga em funcionamento. O torque de partida é o torque mínimo necessário para ligar um motor sob carga e é uma combinação de energia necessária para superar a força da carga e o atrito interno do motor. A relação do torque real com o torque teórico fornece a eficiência mecânica de um motor hidráulico.
A definição do volume interno de um motor hidráulico é feita simplesmente observando seu deslocamento, portanto, o volume de óleo que é introduzido no motor durante uma revolução do eixo de saída, em in.3 / rev ou cc / rev, é o volume do motor. Isso pode ser calculado adicionando os volumes das câmaras do motor ou girando o eixo do motor uma volta e recolhendo o óleo manualmente, depois medindo-o.
A vazão de um motor é o volume de óleo que é introduzido no motor por unidade de tempo para uma velocidade de saída constante, em galões por minuto (gpm) ou litro por minuto (lpm). Pode ser calculada multiplicando o deslocamento do motor pela velocidade de funcionamento ou simplesmente medindo com um medidor de vazão. Você também pode medir manualmente girando o eixo do motor uma volta e recolhendo o fluido manualmente.
Três designs mais comuns
Os motores de engrenagens funcionam melhor em pressões e vazões médias e geralmente têm o menor custo. Os motores de palhetas, por outro lado, oferecem classificações de pressão média e altos fluxos, com um custo médio. Na extremidade mais cara, os motores de pistão oferecem as mais altas taxas de vazão, pressão e eficiência.
Motor de engrenagens
Os motores de engrenagem apresentam duas engrenagens, sendo uma delas a engrenagem acionada – que é conectada ao eixo de saída – e a engrenagem intermediária. Sua função é simples: O óleo de alta pressão é transportado para um lado das engrenagens, onde circula em torno das engrenagens e do alojamento, para a porta de saída e comprimido para fora do motor. O entrosamento das engrenagens é um subproduto do fluxo de entrada de alta pressão atuando nos dentes da engrenagem. O que realmente impede que o fluido escape do lado de baixa pressão (saída) para o lado de alta pressão (entrada) é o diferencial de pressão. Com os motores de engrenagens, você deve se preocupar com o vazamento da entrada para a saída, o que reduz a eficiência do motor e também gera calor.
Além de seu baixo custo, os motores das engrenagens não falham tão rapidamente ou tão facilmente quanto os outros estilos, porque as engrenagens desgastam a carcaça e as buchas antes que uma falha catastrófica possa ocorrer.
Na faixa de média pressão e custo, os motores de palheta apresentam um alojamento com furo excêntrico. O rotor de pás desliza para dentro e para fora, sendo executado pelo furo excêntrico. O movimento do fluido pressurizado causa uma força desequilibrada, que por sua vez força o rotor a girar em uma direção.
Motor de palhetas
Os motores do tipo pistão estão disponíveis em vários estilos diferentes, incluindo designs radiais, axiais e outros menos comuns. Os motores de pistão radial apresentam pistões dispostos perpendicularmente ao eixo principal. À medida que o eixo gira, os pistões são movidos linearmente pela pressão do fluido. Os projetos de pistão axial apresentam vários pistões dispostos em um padrão circular dentro de um alojamento (bloco de cilindro, rotor ou barril). Este alojamento gira em torno de seu eixo por um eixo que está alinhado com os pistões de bombeamento.
Existem dois modelos de motores de pistão axial – tipos swashplate e bent axis. Os tipos Swashplate apresentam os pistões e eixo de acionamento em um arranjo paralelo. Na versão do eixo curvo (bent axis), os pistões estão dispostos em ângulo com o eixo principal.
Motor de pistão axial variável, com design de eixo dobrado
Dos menos utilizados dois modelos, os motores de estrela oferecem menor atrito, maior eficiência mecânica e maior torque de partida do que o modelo gerotor. Além disso, proporcionam operação suave e de baixa velocidade e oferecem vida útil mais longa com menos desgaste nos roletes. Os gerotores fornecem vedação contínua à prova de fluido durante todo o seu bom funcionamento.
Motor de pistão radial