Bombear

De que depende a capacidade da bomba usada em um caminhão basculante? Tudo está relacionado ao peso levantado pelo caminhão basculante?

O deslocamento da bomba hidráulica usada em caminhões basculantes (principalmente bombas de engrenagem; bombas de êmbolo são menos comumente usadas em caminhões basculantes de pequeno e médio porte) é de fato um fator chave no projeto, mas não é determinado direta ou exclusivamente pelo peso de elevação.

Simplificando: o peso de elevação determina a pressão operacional necessária do sistema, enquanto a velocidade de elevação (tempo) determina diretamente o deslocamento necessário da bomba.

Vamos analisar os principais fatores que determinam o tamanho do deslocamento da bomba para caminhões basculantes:

Determinante Principal: Requisito de Fluxo

O deslocamento da bomba (cc/rot) determina a quantidade de fluido hidráulico (taxa de fluxo) que a bomba pode fornecer por unidade de tempo. Quanto maior a vazão, mais rápido o cilindro de elevação pode se estender e retrair e menor será o tempo de elevação.

Fluxo (L/min) Deslocamento (cc/rev) × Velocidade do motor (rpm) / 1000

Portanto, para atingir a velocidade de elevação desejada, é necessário um deslocamento da bomba que atenda à vazão necessária.

Fatores específicos que influenciam a seleção do deslocamento da bomba (do mais importante para o menos importante):

Requisito de tempo de levantamento (fator mais crítico):

Este é um indicador chave de desempenho para veículos de construção. Os usuários normalmente desejam que a carroceria do veículo seja levantada até a posição o mais rápido possível (por exemplo, atingindo seu ângulo máximo em 20 a 30 segundos).

Quanto maior for a carga a ser elevada, maior será o impulso do cilindro necessário, mas o diâmetro do cilindro também deve ser concebido em conformidade. Um cilindro de diâmetro maior requer uma vazão mais alta para encher rapidamente. Portanto, para atender ao tempo de elevação necessário, mesmo na mesma rotação do motor, é necessário um maior deslocamento da bomba para caminhões basculantes de maior tonelagem.

Tipo de mecanismo de elevação e tamanho do cilindro:

Os caminhões basculantes têm uma variedade de mecanismos de elevação, incluindo levantamento frontal (simples/duplo), levantamento intermediário de dois cilindros e levantamento traseiro de dois cilindros.

O diâmetro e o curso do cilindro são parâmetros-chave. Quanto maior o diâmetro do cilindro e mais longo o curso, maior será o volume total de fluido hidráulico necessário para completar a elevação. Para fornecer tanto fluido em um curto período de tempo, é essencial uma bomba com vazão suficiente. A fórmula de cálculo é:

Fluxo necessário (L/min) = (Volume do cilindro × Número de elevações) / Tempo de elevação (min)

Portanto, o tamanho do cilindro determina diretamente o fluxo necessário e, portanto, o deslocamento da bomba.

Relação da velocidade da tomada de força (PTO) e velocidade de funcionamento do motor:

A bomba hidráulica em um caminhão basculante é normalmente conectada à transmissão por meio de uma tomada de força (PTO) e acionada pelo motor.

A relação de velocidade da PTO determina a relação entre a velocidade da bomba e a velocidade do motor (por exemplo, uma relação de 1:1 ou 1:0,8).

O motor normalmente opera a uma velocidade específica durante a elevação (como uma velocidade econômica de 1.500 a 1.800 rpm). O fluxo de saída real da bomba deve ser calculado com base nesta velocidade operacional ao projetar o sistema.

Se a relação de velocidade da TDF for menor ou a velocidade de elevação do motor for menor, um deslocamento maior da bomba deverá ser selecionado para compensar o mesmo fluxo.

Pressão operacional do sistema (fortemente relacionada ao peso de elevação):

Isso responde à segunda metade da sua pergunta. Embora o peso levantado seja realmente crucial, ele afeta principalmente a pressão operacional do sistema, e não o deslocamento da bomba.

Quanto maior for a sustentação, maior será o empuxo que o cilindro deve gerar. De acordo com a fórmula Impulso = Pressão × Área, para uma determinada área do cilindro é necessária uma pressão de sistema mais elevada.

A pressão do sistema é determinada principalmente pela pressão nominal da bomba hidráulica e pela capacidade de suporte de pressão do cilindro, válvula e tubulação. As bombas de engrenagens normalmente têm um limite de pressão nominal (por exemplo, 16MPa, 21MPa, 25MPa, etc.). Se a elevação for significativa, é importante selecionar bombas e componentes com classificações de pressão mais altas, em vez de simplesmente aumentar o deslocamento.

Em resumo: o peso determina a pressão, a velocidade determina o deslocamento.

Compatibilidade do veículo e capacidade de dissipação de calor:

Bombas de grande cilindrada operando em alta pressão consomem uma potência significativa do motor (potência = pressão × vazão). Isto requer uma reserva de potência suficiente do motor, caso contrário o motor irá parar durante a elevação.

A operação de alto fluxo e alta pressão gera calor significativo, exigindo mais do sistema de dissipação de calor do fluido hidráulico (tanque, radiador). A dissipação de calor insuficiente pode levar a temperaturas excessivas do óleo, acelerando a degradação do óleo e da vedação.

Exemplo:

Cenário 1: Caminhão Basculante Leve (elevação de 8 toneladas)

Um cilindro de elevação frontal de estágio único com diâmetro pequeno pode ser usado. O tempo de elevação necessário é de 20 segundos.

Depois de calcular a vazão necessária, uma bomba de engrenagens de 40 cc pode ser selecionada, fornecendo aproximadamente 72 L/min a 1.800 rpm. Uma pressão do sistema de apenas 14 MPa pode ser necessária para atender à força de sustentação necessária.

Cenário 2: Caminhão Basculante Pesado (elevação de 30 toneladas)

Um cilindro de elevação frontal de vários estágios (comumente conhecido como 'braço de cinco seções') com diâmetro maior e curso mais longo pode ser usado. O tempo de elevação necessário também é de 25 segundos.

Devido ao grande volume do cilindro, é necessária uma vazão muito alta para enchê-lo rapidamente. Os cálculos sugerem que pode ser necessária uma bomba de engrenagens com deslocamento de 100 cc ou até maior, capaz de fornecer enormes 180 L/min a 1.800 rpm. Ao mesmo tempo, para gerar força de elevação suficiente, a pressão operacional do sistema é frequentemente projetada para ser mais alta, como 21 MPa ou 25 MPa.

Conclusão

A seleção do deslocamento da bomba hidráulica de um caminhão basculante é um processo sistemático, dependente de:

Fatores diretos: velocidade de elevação desejada (tempo) e tamanho do cilindro.

Fatores relacionados importantes: peso de elevação (que determina a pressão operacional do sistema), rotação do motor e relação da tomada de força.

Fatores críticos: potência do motor e capacidade de dissipação de calor do sistema.

Portanto, o deslocamento de uma bomba de caminhão basculante depende principalmente da velocidade de elevação exigida pelo usuário e das especificações do cilindro. Embora o peso de elevação não determine diretamente o deslocamento, ele serve como base para determinar a pressão operacional do sistema e o tamanho do cilindro, influenciando indiretamente a seleção do deslocamento. Veículos maiores, que normalmente requerem cilindros maiores e velocidades de elevação mais rápidas, requerem naturalmente bombas maiores.