Como funciona um triturador hidráulico? Ciclo de acionamento e corte
Um vídeo de vendas pode fazer com que um triturador hidráulico pareça mais simples do que realmente é. Uma peça difícil entra na câmara, a máquina desacelera, a carga sobe, os eixos invertem o sentido por um momento e o corte é retomado. É tentador chamar tudo isso de “o princípio do corte hidráulico”. Essa descrição é muito genérica. Em uma máquina, o sistema hidráulico pode mover apenas o empurrador de alimentação. Em outra, os motores hidráulicos estão, na verdade, girando os eixos de corte. Uma vez que essa diferença fica clara, o restante do ciclo de trabalho — alimentação, corte, reversão e descarga — faz muito mais sentido. O atual Trituradora hidráulica YUXI A página mostra os dois modelos: uma versão de eixo único que utiliza um empurrador hidráulico com corte controlado por tela e uma versão hidráulica de eixo duplo, na qual motores hidráulicos acionam dois eixos de corte contrarrotativos. Em vez de repetir as informações gerais da página do produto sobre materiais, preços e opções, este artigo acompanha o que ocorre dentro da máquina durante um ciclo de corte real.“O termo ”triturador hidráulico” pode se referir a diferentes arquiteturas.
O que realmente acontece dentro de um triturador hidráulico?
Se reduzirmos a máquina às suas ações básicas, a sequência é bastante simples. A energia elétrica aciona o sistema hidráulico ou o acionamento do rotor, o material é conduzido para a zona de corte, as lâminas realizam o corte, os controles monitoram a carga e a máquina altera seu próximo movimento quando a resistência se torna muito alta. Portanto, o ciclo não é simplesmente motor ligado → material cortado. O avanço e o cortador estão constantemente interagindo entre si.
A breve sequência de engenharia: a unidade de potência gera o fluxo de óleo → as válvulas controlam a direção e a pressão → um cilindro ou motor hidráulico gera o movimento → o material chega aos cortadores → a resistência altera a carga → os controles ajustam o movimento do empurrador ou do eixo → o material, com o tamanho correto, é descarregado.
O local onde o atuador hidráulico está posicionado é o detalhe que muda todo o panorama. Em muitos trituradores de eixo único, trata-se do cilindro empurrador. O empurrador mantém o material difícil de processar contra o rotor; as lâminas do rotor passam pelas contra-lâminas fixas; e uma peneira retém os pedaços que ainda são grandes demais. Em uma máquina hidráulica de eixo duplo, o atuador pode ser, em vez disso, um motor hidráulico em cada eixo de corte. Os eixos agarram e rasgam o material alimentado diretamente, de modo que a máquina não depende de um empurrador a cada ciclo de corte.
O acionamento hidráulico é um sistema de transmissão de potência, não um método de corte
O sistema hidráulico transmite potência por meio de fluido pressurizado. Normalmente, o motor aciona a bomba. A bomba fornece o fluxo de óleo, enquanto a válvula direciona esse fluxo e limita a pressão do sistema. Um cilindro ou motor hidráulico, então, transforma a potência hidráulica em movimento. Dentro de um triturador, esse atuador final pode ter uma função completamente diferente de um projeto para outro. Um cilindro proporciona movimento linear ao empurrador. Um motor hidráulico proporciona movimento rotativo ao eixo do cortador. Ambas as máquinas podem ser comercializadas como trituradoras hidráulicas, mas a presença de um reservatório e de um conjunto hidráulico não indica qual parte da trituradora é, de fato, hidráulica.O mesmo conceito de unidade de potência hidráulica pode ser utilizado tanto para acionar um empurrador linear quanto para acionar um cortador rotativo. As especificações da máquina devem indicar qual circuito é efetivamente utilizado.Em um acionamento hidráulico por eixo, a pressão e o vazão são parâmetros úteis, pois ajudam a explicar o que a máquina está fazendo sob carga. O fluxo exerce forte influência na velocidade do atuador. A pressão aumenta à medida que o material resiste ao movimento, permitindo que o sistema desenvolva força ou torque até que os limites configurados sejam atingidos. As válvulas direcionais, de alívio de pressão e de controle de fluxo determinam, então, como essa energia é gerenciada. A Rexroth lista essas funções como funções padrão das válvulas hidráulicas.[1]
Um detalhe da cotação que vale a pena verificar: Uma ficha técnica pode indicar a potência da bomba, a pressão hidráulica e o tamanho do motor, mas ainda assim fornecer pouquíssimas informações sobre o comportamento do cortador. Para uma aplicação de corte, as questões relevantes são o layout real do acionamento, a velocidade normal do eixo, o torque disponível ou a curva de torque, a lógica de controle, as configurações de alívio e as condições do material utilizado no teste de capacidade.
Como o empurrador hidráulico alimenta um triturador de eixo único
Os resíduos volumosos não chegam ao rotor em um fluxo organizado e repetitivo. Peças ocas de plástico podem quicar. Filmes plásticos e tecidos podem formar pontes. Retalhos de madeira podem ficar sobrepostos uns aos outros. Um pedaço denso pode ficar no fundo da tremonha, enquanto peças mais leves permanecem acima do círculo de corte. O empurrador lida com essa inconsistência levando o material até o rotor, em vez de deixar todo o trabalho a cargo da gravidade. O empurrador não deve simplesmente pressionar com a maior força possível. Se empurrar muito rapidamente, o rotor pode ficar soterrado antes que as lâminas consigam fazer cortes precisos. A carga aumenta, as reversões se tornam mais frequentes e o calor começa a se acumular. Se for exagerado na direção oposta, o rotor passa um tempo funcionando meio vazio. A máquina pode parecer estar funcionando bem, mas a produtividade útil cai. Um empurrador sensível à carga deve operar entre esses dois extremos. Durante um corte fácil, o êmbolo pode continuar avançando. À medida que a resistência aumenta, ele pode desacelerar, parar ou recuar ligeiramente. Assim que o rotor ultrapassar a seção difícil, a alimentação recomeça. Os limites exatos de pressão, corrente ou tempo dependem da máquina; o que importa aqui é que a taxa de alimentação acompanhe o que o cortador pode realmente suportar. O Guia de compra de trituradores industriais de eixo único aprofunda a forma como essa arquitetura é especificada. Quanto ao princípio de funcionamento, a lição útil é mais simples: a saída estável resulta do equilíbrio entre o empurrador, o engate do rotor, o estado da lâmina e a tela. Alterar um desses fatores geralmente afeta os demais.
O ciclo de corte do triturador hidráulico de eixo único, passo a passo
É mais fácil entender como funciona um triturador de eixo único se você parar de imaginar um único objeto passando por um único corte preciso. Grande parte do material alimentado é levado ao rotor, cortado, deslocado, levado novamente e cortado mais uma vez. Essa sequência pode se repetir várias vezes antes que o material finalmente consiga passar pela peneira.O empurrador, o rotor e a tela formam um processo de recirculação. As peças de tamanho excessivo permanecem na câmara até que sua geometria lhes permita passar pela tela selecionada.
O material entra na tremonha. A geometria passa a ser importante imediatamente. Uma peça longa, oca ou elástica pode ocupar grande parte do volume da tremonha, ao mesmo tempo em que acrescenta surpreendentemente pouca massa ao rotor.
O empurrador avança. A força hidráulica leva o material solto em direção ao círculo de corte e impede que a matéria-prima de baixa densidade simplesmente se afaste do rotor.
As lâminas do rotor passam pelas contra-lâminas. O material é conduzido por uma região estreita de corte. O processo consiste principalmente em cisalhamento e rasgo em baixa velocidade, e não em impacto em alta velocidade.
Peças muito grandes permanecem na câmara. Se um fragmento não conseguir passar pela peneira, ele permanece próximo ao rotor e retorna para mais um contato de corte.
O empurrador reage à carga. Uma peça densa ou de formato irregular pode fazer com que o controle de avanço pare, recue ou avance novamente, em vez de continuar a adicionar material na mesma velocidade.
O material pequeno o suficiente passa pela peneira. Assim que a geometria do fragmento se encaixa na abertura, ele cai ou é conduzido para o sistema de descarga conectado.
Um objeto pode percorrer esse circuito várias vezes. Um pedaço grosso de plástico pode perder uma borda, girar e entrar em contato com a lâmina novamente. Uma placa pode mudar de orientação após o primeiro corte. Um material flexível pode enrolar-se brevemente, soltar-se e retornar à zona de corte. É por isso que uma configuração diferente da tela ou do empurrador altera mais do que apenas o tamanho das partículas; ela também altera o som, o padrão de carga e o tempo que o material permanece dentro da câmara.
Como ocorre a mudança do ciclo em um triturador hidráulico de eixo duplo
Um triturador hidráulico de eixo duplo funciona em um ritmo diferente. Normalmente, não há um circuito de empurrador e peneira com rotor único. Dois eixos contrarrotativos suportam discos de corte escalonados ou engrenados. À medida que os dentes se movem para dentro, eles capturam o material alimentado, puxam-no para dentro da câmara e o reduzem por meio de cisalhamento, rasgamento e compressão.No arranjo hidráulico de eixo duplo da YUXI, o percurso de acionamento publicado começa com um motor elétrico e uma bomba hidráulica, passando então pelo sistema de válvulas para os motores hidráulicos e unidades de redução planetária antes de chegar aos dois eixos de corte. Em outras palavras, o sistema hidráulico desempenha uma função diferente do circuito de empurrador de eixo único. O comportamento-chave aqui é o torque do eixo em baixa velocidade e a forma como esse torque responde quando os cortadores encontram resistência. Esse tipo de acionamento hidráulico é útil em materiais de alimentação difíceis, pois a velocidade do eixo pode ser controlada e a direção pode ser alterada sob carga pesada. A descarga também deve ser avaliada de maneira diferente. Um triturador primário convencional de eixo duplo é normalmente escolhido para abrir e reduzir material volumoso, e não para reter cada fragmento na câmara até que atinja um tamanho de peneiramento restrito. A largura do cortador, o perfil dos dentes, o espaçamento entre os eixos, a rigidez do material e o número de pinças repetidas afetam a saída bruta. Se o processo posterior exigir um tamanho final reduzido, uma peneira ou um segundo estágio de redução costuma fazer mais sentido do que exigir que o triturador primário realize ambas as funções. A mecânica dos cortadores em si é abordada em Como funciona um Shredder de eixo duplo?. Aqui, a parte hidráulica é a peça que falta no quebra-cabeça: rotação controlada em baixa velocidade, movimento reversível e fornecimento de torque capaz de reagir a uma mordida difícil.
O que acontece quando o triturador entra em sobrecarga?
Mais cedo ou mais tarde, todo triturador industrial se depara com uma carga mais difícil do que o lote médio. Pode ser um feixe embrulhado, um pedaço compacto, uma peça que entra de lado, excesso de material despejado de uma só vez ou uma inclusão dura inesperada. Um triturador útil não é aquele que, de alguma forma, evita todas as sobrecargas. O que importa é com que tranquilidade ele se recupera quando a carga chega.A reversão automática protege a máquina e reposiciona o material. A reversão repetida é uma informação útil para diagnóstico, e não uma prova de que a máquina está processando bem o material.Com um acionamento hidráulico do eixo, a resistência na câmara de corte se manifesta como um aumento na pressão do sistema. Quando o ponto de controle ou de alívio configurado é atingido, o PLC pode interromper a rotação para frente, reverter o eixo ou os eixos por um breve intervalo, permitir que o material mude de posição e, em seguida, tentar avançar novamente. Em uma máquina de eixo único alimentada por empurrador, o mesmo evento também pode fazer com que o êmbolo pare ou recue. Esse ciclo de reversão é uma ferramenta de recuperação, não uma reserva oculta de capacidade de corte. Uma reversão ocasional durante a alimentação mista não é incomum. Reversar a cada poucos segundos é diferente. Isso pode indicar uma configuração de alimentação agressiva, lâminas desgastadas, folga incorreta das lâminas, uma tela restritiva, material inadequado ou simplesmente um triturador que é pequeno demais para a carga de trabalho real.
Nota sobre a colocação em operação: contar as reversões durante um teste representativo. A afirmação “ele nunca parou” não diz muito se o triturador passou metade do tempo retrocedendo e tentando novamente. A produção líquida aceita e os períodos longos e estáveis de funcionamento em marcha à frente são mais úteis do que um vídeo de recuperação espetacular.
Por que uma tela altera o significado do ciclo de corte
Em um triturador de eixo único, a peneira faz mais do que apenas reter o produto final. Ela determina quando um fragmento pode sair. Qualquer pedaço muito grande permanece próximo ao rotor e consome mais tempo de corte. Passar para uma abertura menor pode resultar em um produto mais fino, mas a contrapartida geralmente é mais recirculação e, dependendo da alimentação, mais calor e carga. É também por isso que o empurrador e a peneira não podem ser ajustados isoladamente. Imagine uma peneira restritiva com o êmbolo ainda alimentando em alta taxa. O material chega à zona de corte mais rápido do que consegue sair, a câmara fica congestionada e os controles começam a intervir com mais frequência. Abra a peneira e os fragmentos escapam mais cedo, embora o produto possa ficar mais grosso do que o desejado para o próximo processo.Um triturador primário de eixo duplo é geralmente avaliado por outro padrão. Sua primeira função costuma ser abrir e reduzir a alimentação volumosa para que transportadores, separadores ou equipamentos secundários de redução de tamanho possam processá-la de forma confiável. Um tamanho aproximado no primeiro estágio não é, portanto, automaticamente um problema, mesmo quando o produto final da planta é muito menor.
O que altera o ciclo de trabalho do triturador hidráulico real?
A sequência em si não muda muito, mas o ritmo certamente muda. Dois lotes podem passar pelo mesmo triturador e produzir traços de pressão, movimentos do empurrador e toneladas por hora bem diferentes. Antes de considerar a pressão hidráulica ou a potência instalada como a explicação, vale a pena observar como a alimentação e a configuração estão alterando o ciclo.
Variável
O que muda dentro do ciclo
O que um operador pode perceber
Densidade aparente da ração
Altera a quantidade de massa que chega aos cortadores por curso do empurrador ou por volume da tremonha
Mesmo nível de enchimento da tremonha, mas toneladas por hora bem diferentes
Geometria da peça
Alterações na fixação, na ponte e no ângulo em que as lâminas fazem o primeiro corte
Peças ocas saltam; peças longas formam pontes; chapas planas podem deslizar
Afiação / folga da lâmina
Altera a força de corte e determina se o material é cortado de forma limpa ou se há arrasto
Aumento da carga, calor, poeira ou produção fibrosa à medida que as bordas se deterioram
Pressão e sincronização do empurrador
Altera o grau de intensidade com que o material é apresentado a um único rotor
Rotor sem fluxo quando o nível está muito baixo; sobrecarga/reversão quando o nível está muito alto
Abertura da tela
Altera o tempo que os fragmentos permanecem na câmara
Rendimento menor, mas maior recirculação e possível geração de calor
Condição/temperatura do óleo hidráulico
Afeta a eficiência, a capacidade de resposta e a confiabilidade dos componentes
Movimento lento, resposta instável, alarmes de alta temperatura do óleo
Inclusões duras ocultas
Criar eventos de torque curtos e intensos que ultrapassem a resistência normal do material
Pico acentuado de pressão, reversão repentina ou peças de desgaste danificadas
Restrição a jusante
Pode ocorrer um refluxo da descarga, mesmo que o corte em si esteja estável
Transportador cheio, compactação na peneira, carga na câmara ascendente
É fácil ignorar os aspectos de resfriamento e filtragem durante uma demonstração curta. Um triturador pode funcionar bem nos primeiros dez minutos e perder consistência após operação prolongada se a temperatura do óleo continuar subindo. Um teste de aceitação útil deve, portanto, ter duração suficiente para mostrar o comportamento em estado estacionário, e não apenas para comprovar que um objeto difícil pode ser triturado.
Analise o comportamento da máquina antes de alterar as configurações
É possível aprender bastante com a máquina antes mesmo de alterar qualquer configuração. Preste atenção ao som do corte. Observe a contagem de reversões. Compare a pressão ou a carga do motor com o movimento do empurrador e o fluxo de descarga. Esses sinais geralmente fornecem um quadro mais claro quando analisados em conjunto. Alterar três configurações de uma só vez apenas oculta a causa.Se o empurrador avançar e recuar imediatamente, verifique se o material está realmente passando pela tela. Se os eixos reverterem o movimento em quase todas as peças grandes, verifique a área de alimentação e as condições da lâmina antes de aumentar o limite de pressão. Um funcionamento suave com baixa capacidade pode simplesmente significar que o triturador não está recebendo material suficiente do carregador. O aumento da temperatura do óleo, juntamente com a queda na produtividade, aponta novamente para outra direção; aumentar a velocidade de alimentação provavelmente não resolverá o problema. A reversão frequente é um bom exemplo de por que um vídeo da máquina pode ser enganoso. Pode parecer impressionante porque o sistema de controle continua recuperando o corte, e a lógica de proteção está fazendo exatamente o que deve. Mas um processo estável é mais silencioso do que isso. A meta ideal são longos períodos de corte normal em avanço, um fluxo de descarga consistente e apenas eventos ocasionais de recuperação.
Um registro FAT útil: descrição e massa do material → dimensões da alimentação → configuração da peneira/cortador → ajuste do empurrador ou velocidade do eixo → tendência de pressão/carga → contagem de reversões → tempo líquido de operação → massa de saída aceita → intervenções incomuns. Sem esses números, comparar dois vídeos de trituradores é, em grande parte, uma questão de suposições.
A pressão hidráulica acrescenta energia armazenada ao plano de isolamento
Desligar o motor principal não elimina automaticamente todos os riscos de um triturador hidráulico. Pode haver pressão remanescente no circuito. Um empurrador pode permanecer na posição devido à energia hidráulica armazenada ou à energia gravitacional. O material encravado pode se deslocar após a parada dos cortadores, e as esteiras transportadoras conectadas podem apresentar seus próprios riscos de reinício. Por esse motivo, a remoção de um atolamento deve ser realizada de acordo com um procedimento de manutenção e isolamento, mesmo quando o rotor parecer imóvel. A norma da OSHA sobre controle de energia perigosa abrange serviços e manutenção em que a energização inesperada, a partida ou a liberação de energia armazenada possam causar ferimentos aos trabalhadores.[2] As orientações da OSHA sobre reciclagem de sucata metálica também exigem o bloqueio e sinalização antes da limpeza ou manutenção e enfatizam a importância da instalação de proteções ao redor de máquinas em movimento.[3]Um procedimento no local deve levar em conta o fornecimento de energia elétrica, a pressão hidráulica, os riscos mecânicos e relacionados à gravidade, além de qualquer equipamento conectado a montante ou a jusante. A sequência normal consiste em isolar as fontes de energia, dissipar ou conter a energia armazenada, verificar se a máquina está em condições seguras e, somente então, acessá-la de acordo com o procedimento de manutenção do fabricante. Os requisitos locais variam; portanto, o manual da máquina selecionada e a avaliação de riscos do local continuam a reger o trabalho.
O que esse princípio de funcionamento significa ao comparar máquinas
Quando duas cotações utilizarem a expressão “triturador hidráulico”, comece analisando o diagrama funcional, em vez de se basear no valor nominal de potência. Uma máquina pode usar o sistema hidráulico apenas para empurrar o material em direção a um rotor. Outra pode utilizar motores hidráulicos em dois eixos de corte. Uma unidade de eixo único pode reter o material contra uma peneira até que ele fique pequeno o suficiente para passar, enquanto uma unidade primária de eixo duplo pode descarregar um produto muito mais grosseiro para a próxima etapa.Um fornecedor deve ser capaz de traçar o caminho da potência em um desenho: motor elétrico, bomba, reservatório, válvulas, cilindro ou motores hidráulicos, redutores, eixos, empurrador e descarga. Em seguida, observe o que acontece durante uma carga pesada. O empurrador para? Os eixos invertem o sentido de rotação? Qual sinal aciona essa resposta? Como a temperatura do óleo é controlada durante uma operação prolongada? Durante um teste de aceitação, quantas reversões são consideradas normais? Esses detalhes são mais úteis do que a palavra “hidráulico” por si só. Eles mostram o que o sistema hidráulico realmente controla e evitam que três conceitos muito diferentes — um empurrador hidráulico, um acionamento hidráulico do cortador e a classificação controlada por peneira — sejam tratados como se descrevessem a mesma máquina.
Perguntas frequentes sobre o princípio de funcionamento do triturador hidráulico
O que faz com que um triturador seja hidráulico?
O nome pode ser um pouco enganador, pois “triturador hidráulico” nem sempre significa que os eixos de corte sejam acionados hidraulicamente. Um triturador de eixo único pode utilizar o sistema hidráulico apenas para o empurrador. O rotor ainda pode ter seu próprio motor e caixa de engrenagens.
Como funciona o empurrador hidráulico em um triturador de eixo único?
O empurrador mantém o material no alcance do rotor. Seu movimento varia de acordo com a carga. Materiais soltos podem exigir empurrões frequentes, enquanto uma peça pesada pode fazer com que o empurrador pare ou recue até que o rotor tenha processado a peça. Em seguida, ele volta a avançar.
Um triturador hidráulico corta por meio da pressão hidráulica?
O sistema hidráulico não entra em contato com o material e não o corta por conta própria. Sua função é fornecer o movimento e o torque necessários ao sistema de corte. Em um triturador de eixo único, as lâminas do rotor conduzem o material através das contra-lâminas fixas. Uma máquina de eixo duplo depende da interação entre seus cortadores opostos. O circuito hidráulico é simplesmente o que mantém essas peças mecânicas em movimento quando a carga se torna pesada.
Por que um triturador hidráulico inverte o sentido de rotação?
A marcha à ré serve principalmente para aliviar um aperto forte, alterar a posição do material e recuperar o avanço após uma paralisação. O PLC pode acioná-la a partir de sinais de pressão, velocidade ou carga. Uma marcha à ré ocasional é normal em condições de avanço difíceis; marchas à ré repetidas são um sinal que vale a pena investigar.
Todos os trituradores hidráulicos utilizam uma peneira?
Não. Uma peneira é muito mais comum em um triturador de eixo único, onde ajuda a determinar quando o material está pequeno o suficiente para sair da câmara. Os trituradores primários de eixo duplo costumam funcionar de maneira diferente. Eles geralmente têm como objetivo abrir, rasgar ou pré-triturar o material alimentado, de modo que o tamanho da descarga é influenciado mais pela largura da lâmina, pelo perfil da lâmina e pela forma como o material passa pelos eixos. Algumas máquinas utilizam dispositivos adicionais de classificação por tamanho, mas isso precisa ser verificado modelo a modelo.
Um acionamento hidráulico é sempre melhor do que um acionamento elétrico?
Não há um vencedor automático nessa situação. Quando o material a ser processado é imprevisível e a máquina precisa de um torque elevado em baixa velocidade, inversões frequentes ou boa tolerância a cargas de choque, o acionamento hidráulico se torna uma opção atraente. Um acionamento elétrico pode ser a melhor escolha para um trabalho mais estável, em que a simplicidade e a eficiência energética sejam mais importantes. Normalmente, compararíamos o material em questão, o padrão de alimentação, as horas de operação e as condições de manutenção antes de decidir entre as duas opções.
O que deve ser isolado antes de limpar um triturador hidráulico?
É necessário tratar de todas as fontes de energia perigosas, não apenas do fornecimento elétrico principal. Isso pode incluir pressão hidráulica, energia mecânica armazenada ou energia gravitacional, bem como transportadores conectados ou máquinas a jusante. Siga o procedimento de isolamento do fabricante, juntamente com os requisitos aplicáveis de bloqueio e sinalização (lockout/tagout) do local.
Precisa verificar a configuração de um triturador hidráulico?
Envie à YUXI as fotos ou vídeos do seu material, o tamanho máximo de alimentação, a produção alvo, a capacidade necessária e o próximo processo na linha de produção. A equipe de engenharia poderá então verificar se a aplicação exige alimentação hidráulica, acionamento hidráulico do eixo, corte de eixo único controlado por peneira ou redução grosseira de eixo duplo.
Referências
Bosch Rexroth, Válvulas hidráulicas, funções de pressão, direcionamento e controle de vazão.
David atua na área de equipamentos industriais de trituração e reciclagem, incluindo avaliação de materiais, seleção de trituradores, configuração de processos e planejamento de linhas de reciclagem.
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