Um dos passos mais importantes na seleção de um atuador linear é escolher a classificação de força adequada. É bastante simples quando a aplicação exige elevar uma carga verticalmente, em que o peso da carga a ser levantada é igual à força exigida do atuador. Um cenário mais desafiador é quando você tem uma aplicação do tipo dobradiça, como ocorre com tampas, alçapões e janelas.
Neste artigo, vou usar uma aplicação de alçapão como exemplo para mostrar conceitos básicos de força. O objetivo é destacar visualmente os efeitos da posição de montagem do atuador na força real exigida do atuador. Isso permitirá que você monte seu atuador da maneira mais eficiente ou o incentivará a escolher um atuador de força maior para posições de montagem menos eficientes.
Peso do alçapão
Na nossa aplicação de alçapão de exemplo, a carga será a própria porta. Supondo que a porta seja um objeto simétrico, o centro de gravidade estará exatamente no seu centro. É aí que a força da gravidade estará localizada. Essa é a força que precisa ser vencida para abrir a porta.
O ângulo da força da gravidade
Imagine que você está sob a porta e precisa empurrá-la para abrir. Você perceberá que exigirá mais força quando ela estiver completamente fechada. À medida que ela se abre, a força necessária diminuirá gradualmente até ficar totalmente aberta, e você mal precisará de força para mantê-la erguida.
Isso acontece porque a força da gravidade atuando sobre a porta se decompõe em 2 componentes, como mostrado no diagrama abaixo. Observe que o tamanho das setas representa a força requerida em relação às outras forças.
Neste cenário, a força que sua mão aplica só precisa igualar a força perpendicular à porta, como mostrado pelas setas amarelas. Essa força é inicialmente igual à força da gravidade quando a porta está totalmente fechada e, em seguida, reduz-se a zero quando a porta está totalmente aberta. O mesmo acontece ao instalar um atuador linear. Ou seja, a maior força exigida para esta aplicação será quando ela estiver totalmente fechada.
Localização da força no alçapão
No diagrama acima, as setas amarelas representam as forças necessárias para mover a porta se ela for empurrada a partir daquele ponto. Para esta aplicação, a porta atua como uma alavanca. Isso significa que, se você aplicar a força mais longe da dobradiça em comparação com a força da gravidade, necessitará de menos força.
O ângulo da força do atuador
Anteriormente, discutimos como a força necessária para abrir a porta varia conforme o ângulo da porta. O mesmo conceito se aplica ao ângulo do atuador. A força que o atuador exerce se divide em 2 componentes, como visto no diagrama acima.
A força perpendicular ao atuador (amarela) é o único componente que move a porta. Quando o atuador está paralelo à porta, ela não se abre, apesar de se aplicar uma força enorme. Por outro lado, quando o atuador está perpendicular à porta, ele consegue usar 100% da força aplicada para abri-la. Essencialmente, todas as forças paralelas à porta são desperdiçadas.
Em conclusão, a posição de montagem mais eficiente para o atuador é conectá-lo bem na extremidade da porta (maximiza o braço de alavanca) e perpendicular à porta (maximiza a força do atuador aplicada à porta).
Algo a considerar é o comprimento do atuador necessário para abrir a porta até a altura desejada. Se o atuador for montado mais perto da dobradiça (exige mais força), então será necessário um deslocamento muito mais curto. Nesse caso, trata-se de um jogo de compensações entre eficiência de força e eficiência de espaço.
Espero que este artigo tenha sido útil na sua jornada para selecionar o atuador linear ideal para sua aplicação. Incentivamos você a ligar para nós e falar com nossa equipe de engenheiros prestativos pelo 1-800-676-6123.
