SHP-Aula11a-Atuadores_pneumaticos

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Sistemas H & P
Atuadores pneumáticos
Prof. Eduardo Yuji Sakurada
Estrutura da aula
• Atuadores lineares
• Atuadores rotativos
• Garras e músculos pneumáticos
• Ventosas
• Dimensionamento
Cálculo de força nos cilindros
Cálculo de consumo de ar dos cilindros
 Atuador linear
 Atuador rotativo
 Garra
 Ventosa
Circuito pneumático simples
Cilindro de simples ação
Cilindro de simples ação
Membrana
Cilindro de dupla ação
Cilindro de dupla ação
Cilindro de dupla ação 
Amortecimento 
Vedações
Cilindro de haste dupla
Cilindro de dupla ação
Tandem 
Cilindro de dupla ação
Múltiplas posições
Cilindro de impacto
7 bar
D = 102 mm
Normal: F = 5296 N
Impacto: F = 35304 N
Cilindros de dupla ação
Cilindros de dupla ação
Cilindro de dupla ação
Guias lineares
Cilindros magnéticos sem haste
Com guia: evita o giro do carro
Cilindros magnéticos sem haste
Cilindros de dupla ação
Cilindro de cabos
Montagem de cilindros
Atuadores rotativos
Motores e osciladores
Atuadores rotativos
Motores
Gira até 720 graus
Simbologia
Oscilador
Cremalheira e 
pinhão
Cilindro de aleta 
giratóriaGira até 300 graus
Oscilador
Paralela Angular3 PontosRadial
Garras
Músculos pneumáticos
Músculo pneumático
Músculo pneumático
Ventosas
Pressão efetiva e pressão 
absoluta
A pressão negativa é em relação à pressão 
atmosférica.
Capacidade de carga - Ventosas
Capacidade de carga - Ventosas
Dimensionamento do cilindro pneumático
Fator de correção de força
F
pAAA
Simples ação
Fth => Força teórica (p.A)
FM => Força de mola
FR => Força de atrito resistente
A => Área
p => pressão
O rendimento do cilindro fica em 
torno de 0,8 a 0,9
�� � 0,2. ��	
Dimensionamento - Força
Dupla ação
�� � 0,1. ��	
� = ��	 − ��
� = 0,9. ��	
Dimensionamento - Força
Na figura ao lado, caso fosse selecionado um 
atuador somente com base na carga a ser 
movimentada, este atuador iria ficar parado.
F
pAAA
Dimensionamento - Força
Inicialmente, é preciso saber o valor da carga F 
que age sobre o atuador.
� = ��. ��. �
Referência: Parker Training
Apostila M1001-1 BR
Fator de correção de força 
ϕExemploVelocidade de deslocamento da haste 
do cilindro
1,25Operação de rebitagemLenta com carga aplicada somente no fim do 
curso
1,35Talha pneumáticaLenta com carga aplicada em todo o 
desenvolvimento do curso
1,35Operação de estampagemRápida com carga aplicada somente no fim do 
curso
1,50Deslocamento de mesasRápida com carga aplicada em todo o 
desenvolvimento do curso
1,25Situações gerais não descritas anteriormente
Referência:
FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 7. ed. São Paulo: Érica, 2012. 
Fator de correção de força 
Assim a força corrigida, Fc, será:
ηm é o rendimento mecânico do cilindro, fica em torno de 0,8. 
�� = �.ϕ
Que deve ser equivalente à força do cilindro, 
descontando as perdas por atrito.
Dimensionamento do cilindro
Igualando as expressões, temos:
Logo, a área do êmbolo pode ser calculada com a 
expressão:
Dimensionamento do cilindro - continuação
�. � = ��. ��. ��
�� =
�. �
��. ��
Dimensionamento da haste
Análise quanto à flambagem
Dimensionamento do diâmetro da haste do cilindro (Critério de Euler )
O principal critério para seleção do diâmetro da haste é o de se evitar a sua flambagem.
� = 
��. �. �
λ�
K: Força ou carga de flambagem [N]
E: Módulo de elasticidade do material da haste (Módulo 
de Young) [N/cm2]
J: Momento de inércia da haste [cm4]
λ: Comprimento livre de flambagem [cm]
S: Fator de segurança (3,5-5) [adimensional]
Referência:
FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 7. ed. São Paulo: Érica, 2012. 
P/ aços E=2,1.107 N/cm2
� = 
�. ��
64
λ: Comprimento livre de 
flambagem [cm]
Tabela A.10 (FIALHO, 2012)
�� = 
�
!
Diâmetro da haste do cilindro
Fav: Força de avanço [N]
K: Força ou carga de flambagem [N]
E: Módulo de elasticidade do material da 
haste (Módulo de Young) [N/cm2]
� = 
��. �. �
λ�
� = �� . !
Fav . S = 
'(.).*
+(
P/ aços E=2,1.107 N/cm2
� = 
�. ��
64
� = 
64. !. ,�. �-.
�/. �
0
λ: Comprim. livre de flambagem [cm]
S: Fator de segurança (3,5-5) 
[adimensional]
Diâmetro do atuador => D, d
Curso => s
Relação de compressão => Rc
Ciclos por minuto => n
Pressão de trabalho em bar
Simples efeito
Duplo efeito
12 =
1,013 + �5677ã9 �6 :5�;�<ℎ9
1,013
Consumo de ar (vazão) em cilindros
Relação de compressão
12 = 
�>-? 4 @A
�>-?
12 � 
1,013 4 6
1,013
12 � 6,92
Exemplo
Dimensionar o atuador pneumático para a movimentação linear de uma mesa, sobre guias 
lubrificadas conforme a figura. Verificar pelo Critério de Euler qual o diâmetro mínimo 
necessário para a haste para um coeficiente de segurança S=5. Considere que a força para 
movimentação da mesa seja 150 kgf e a pressão de trabalho 6 kgf/cm2. Utilize o fator de 
correção de força ϕ=1,5 e rendimento do cilindro η=0,9.
100 cm
Exemplo – continuação ...
�2 = �. �. �
� � 41,67 2C2
�2 � �.ϕ �2 � 150 EFG. 1,5 � 225 EFG
225 EFG �
6 EFG
2C2
. �. 0,9
� � 
�. H�
4
41,67 2C2 � 
�. H�
4
H � 
4 . 41,67
�
H ≅ 7,28 2C 9K 72,8 CC
Exemplo – continuação ... Verificação da haste pelo Critério de Euler
• S = 5
• λ = L = 100 cm => (caso 2 – Duas 
extremidades articuladas)
• E = 2.107 N/cm2
• �2 = 150 EFG. 1,5 = 225 EFG = 2250 N
� = 
64. !. ,�. �-.
�/. �
0
� = 
64.5. (1002C)�. 2250N
�/. 2.107 N/2C2
0
� = 1,84 2C 9K 18,4 CC
18,4 mm < 25 mm Ok!!