Transmissão hidráulica: Prós, contras e aplicações

I. Vantagens e desvantagens da transmissão hidráulica

1. Principais vantagens

Em comparação com a transmissão mecânica, a transmissão elétrica e a transmissão pneumática, a transmissão hidráulica tem as seguintes vantagens:

• A transmissão hidráulica pode alcançar uma regulagem de velocidade contínua durante a operação, com ajuste de velocidade conveniente e uma faixa de velocidade relativamente grande, chegando a 100:1 a 2000:1.
• Sob as mesmas condições de potência, os dispositivos de transmissão hidráulica são pequenos em tamanho, leves em peso, têm baixa inércia e uma estrutura compacta (por exemplo, o peso de um motor hidráulico é apenas 10% a 20% do peso de um motor elétrico com a mesma potência) e podem transmitir grandes forças ou torques.
• A transmissão hidráulica opera de forma relativamente suave, responde rapidamente, tem pequeno impacto e pode dar partida, frear e reverter em altas velocidades. A frequência de reversão dos dispositivos de transmissão hidráulica pode chegar a 500 vezes por minuto para movimento rotativo e de 400 a 1.000 vezes para movimento linear alternativo.
• O controle e o ajuste dos dispositivos de transmissão hidráulica são relativamente simples, a operação é conveniente e economiza mão de obra, e é fácil obter automação e coordenação com o controle elétrico, realizando assim ações sequenciais complexas e controle remoto.
• Os dispositivos de transmissão hidráulica são fáceis de obter proteção contra sobrecarga. Se o sistema estiver sobrecarregado, o óleo retorna ao tanque por meio da válvula de transbordamento. Como o óleo é usado como meio de trabalho, ele pode se lubrificar sozinho, tendo assim uma longa vida útil.
• A transmissão hidráulica é fácil de padronizar, generalizar e serializar, o que facilita o projeto, a fabricação e a promoção.
• A transmissão hidráulica é fácil de realizar movimentos rotativos e lineares, e a disposição e o layout dos componentes são flexíveis.
• Na transmissão hidráulica, o calor gerado pela perda de potência pode ser transportado pelo óleo em fluxo, evitando assim o aumento excessivo da temperatura em determinadas áreas locais do sistema.

2. Principais desvantagens

• O meio de trabalho é líquido, o que é propenso a vazamentos, e o óleo pode ser comprimido, portanto, não pode ser usado em situações em que é necessária uma relação de transmissão precisa.
• A transmissão hidráulica tem perdas mecânicas, perdas de pressão e perdas por vazamento, o que resulta em menor eficiência e, portanto, não é adequada para transmissão de longa distância.
• A transmissão hidráulica é sensível a mudanças na temperatura e na carga do óleo, o que a torna inadequada para uso em temperaturas baixas ou altas, além de ser sensível à contaminação.
• A transmissão hidráulica requer uma fonte de energia separada (como uma estação de bomba hidráulica), e a energia hidráulica não pode ser transmitida à distância como a energia elétrica.
• Os componentes hidráulicos exigem alta precisão de fabricação e são caros, portanto, é necessário organizar uma produção especializada.
• Quando ocorre uma falha em um dispositivo de transmissão hidráulica, não é fácil rastrear a causa e eliminá-la rapidamente.

Em geral, a transmissão hidráulica tem muitas vantagens, e suas desvantagens estão sendo gradualmente superadas com o desenvolvimento da tecnologia de produção. Portanto, a transmissão hidráulica tem amplas perspectivas de desenvolvimento na produção moderna.

II. Aplicações da transmissão hidráulica

Devido às muitas vantagens da transmissão hidráulica, ela tem sido amplamente utilizada em vários setores da economia nacional. No entanto, os motivos para usar a transmissão hidráulica variam entre os diferentes setores. Por exemplo, máquinas de engenharia e máquinas de pressão a utilizam devido à sua estrutura simples e grande força de saída, enquanto o setor de aviação a utiliza devido ao seu peso leve e tamanho reduzido.

Nas máquinas-ferramentas, a transmissão hidráulica é usada principalmente porque pode realizar mudanças de velocidade contínuas, é fácil de automatizar e pode realizar movimentos de reversão frequentes. Portanto, a transmissão hidráulica é comumente usada nos seguintes dispositivos de máquinas-ferramenta.

1. Dispositivo de transmissão de movimento de alimentação

Essa aplicação é mais amplamente usada em máquinas-ferramenta: o cabeçote do rebolo das retificadoras; a coluna de ferramentas ou torre de tornos horizontais, tornos de torre e tornos automáticos; a mesa de trabalho ou cabeçote de retificadoras, furadeiras, fresadoras e plainas; o cabeçote motorizado e o carro de máquinas combinadas, etc., podem usar transmissão hidráulica. Alguns desses componentes exigem movimentos rápidos, outros exigem movimentos lentos (2 mm/min) e outros exigem movimentos rápidos e lentos.

A maioria desses componentes requer uma grande faixa de regulagem de velocidade e uma regulagem de velocidade contínua durante a operação; alguns requerem alimentação contínua, outros requerem alimentação intermitente; alguns requerem velocidade constante sob cargas variáveis e outros requerem bom desempenho de reversão. Para todos esses requisitos, a transmissão hidráulica é a mais adequada.

2. Dispositivo de transmissão de movimento principal alternativo

A mesa de trabalho de uma plaina de pórtico e o cilindro de um shaper ou slotter podem usar transmissão hidráulica para obter o movimento alternativo de alta velocidade necessário. A primeira pode atingir uma velocidade de 60 a 90 m/min, enquanto as duas últimas podem atingir de 30 a 50 m/min. Nesses casos, o uso da transmissão hidráulica é benéfico para reduzir o impacto de reversão, diminuir o consumo de energia e encurtar o tempo de reversão.

3. Dispositivo de transmissão de movimento principal rotativo

O eixo de um torno pode usar a transmissão hidráulica para obter uma mudança de velocidade contínua para o movimento principal rotativo, mas essa aplicação ainda não é comum.

4. Dispositivo de criação de perfil

A usinagem de perfil de tornos, fresadoras e plainas pode ser obtida usando um sistema servo hidráulico, com uma precisão de 0,01 a 0,02 mm. Além disso, o dispositivo de correção da roda de formação e o dispositivo de correção do parafuso de avanço padrão em retificadoras também podem usar esse sistema.

5. Dispositivos auxiliares

Dispositivos de fixação, dispositivos de controle de mudança de velocidade, dispositivos de eliminação da folga da porca do parafuso de avanço, dispositivos de balanceamento para peças móveis verticais, dispositivos de indexação e dispositivos de carregamento, descarregamento, transporte e armazenamento de peças e ferramentas em máquinas-ferramenta podem ser implementados usando a transmissão hidráulica. Essa abordagem ajuda a simplificar a estrutura da máquina-ferramenta e a melhorar o nível de automação da máquina-ferramenta.

6. Dispositivo de transmissão escalonada

O movimento de passo linear ou rotativo da mesa de trabalho em Máquina CNC As ferramentas de posicionamento podem ser alcançadas com rapidez e precisão por um sistema servo eletro-hidráulico baseado em sinais elétricos. Os sistemas de circuito aberto têm menor precisão de posicionamento (<0,01 mm), mas são econômicos; os sistemas de circuito fechado têm maior precisão de posicionamento e custo.

7. Rolamento hidrostático

Rolamentos, trilhos-guia e mecanismos de porca do parafuso de avanço em máquinas-ferramentas pesadas, de alta velocidade e alta precisão podem alcançar alta estabilidade operacional e precisão de movimento se for usado um sistema hidráulico para o rolamento hidrostático.

A aplicação da transmissão hidráulica em vários setores é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1 Aplicação da transmissão hidráulica em vários setores