Construção de um mecanismo para o controle de uma válvula direcional hidráulica e teste de modelo automático

Abstract

Com o intuito de desenvolver uma válvula direcional hidráulica com controle proporcional e baixo custo, construiu-se um mecanismo para comandar o posicionamento do carretel da válvula selecionada, esta originalmente acionada por uma alavanca. Tal controle de posicionamento possibilitou a realização de ensaios experimentais da válvula no Laboratório de Hidráulica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), onde obteve-se os dados necessários para o conhecimento das curvas de resposta da válvula em estudo. Utilizou-se uma modelagem matemática baseada no emprego da equação da vazão através dos orifícios da válvula, em função do deslocamento do carretel, das pressões de suprimento e das pressões de carga de um atuador rotativo, levando-se em conta o cálculo do coeficiente de vazão e do coeficiente de vazão-pressão para cada situação de operação analisada. A partir dos experimentos realizados com a válvula, pode-se avaliar o grau de equivalência dos resultados obtidos com o modelo matemático, quando comparados aos resultados experimentais. De acordo com a análise, não obteve-se uma boa correlação para todas as situações de operação propostas pelo experimento, visto que o modelo matemático utilizado não considerou algumas características construtivas da válvula. Tais particularidades da válvula foram descobertas ao longo do processo experimental e de validação do modelo matemático, também descritas neste trabalho.

In order to develop a hydraulic directional valve with proportional control and low cost, was built up a mechanism to control the positioning of the valve spool selected, this originally operated by a lever. Such a motion control enabled the experimental testing of the valve in the Hydraulics Laboratory of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), which was obtained necessary data to the knowledge of the response curves of the valve under study. Was used a mathematical modeling based on the use of the equation of flow through the valve orifices, depending on the displacement of the spool, of the pressure supply and the pressure load of a rotary actuator, by taking into account the calculation of the flow coefficient and pressure-flow coefficient for each operating situation analyzed. From the experiments performed with the valve, it was possible to assess the degree of equivalence of the results obtained with the mathematical model when compared to experimental results. According to the analysis, there wasn`t obtained a good correlation for all operating conditions proposed by experiment, because the mathematical model did not consider some constructive characteristics of the valve. Such valve features had been discovered throughout the process and experimental validation of the mathematical model, also described this work.