Fabricante de macacos hidráulicos em Haiyan, China · desde 1978

Como funciona o macaco hidráulico?

Como o macaco hidráulico multiplica a força: princípio de Pascal com um exemplo de cálculo, as peças do macaco garrafa e do jacaré, e o que acontece em cada bombeada, ao segurar e ao descer.

Haste cromada de um cilindro hidráulico em uma máquina laranja
Foto: Markus Winkler / Unsplash
Resumo. O macaco hidráulico usa o princípio de Pascal: a pressão aplicada ao óleo num circuito fechado age igual em todos os pontos. Um pistão pequeno de bomba gera a pressão e uma haste com área muito maior a transforma numa força grande. Válvulas de retenção deixam o óleo passar num só sentido, a válvula de alívio desce a carga e uma válvula de sobrecarga impede levantar acima da capacidade nominal.

Todos os macacos do nosso catálogo, do macaco garrafa de 2 toneladas ao cilindro de uma prensa hidráulica de 50 toneladas, funcionam pelo mesmo princípio. Entender esse princípio ajuda a escolher o macaco certo, a escrever um manual claro e a achar a causa quando um macaco não sobe ou não segura.

O princípio de Pascal em um minuto

Num recipiente fechado com líquido, a pressão é igual em todos os pontos. Empurrando um pistão pequeno você gera pressão, e essa mesma pressão age sobre cada milímetro quadrado de um pistão maior ligado a ele. Como força é pressão vezes área:

  • pressão no óleo: p = F₁ ÷ A₁ (força no pistão da bomba dividida pela área dele)
  • força na haste: F₂ = p × A₂ (a mesma pressão vezes a área da haste)

A força é multiplicada pela relação entre as duas áreas, A₂ ÷ A₁. O óleo torna isso prático: quase não se comprime, lubrifica as peças que se movem e veda bem contra a borracha.

Exemplo de cálculo: como 20 kg de força na mão levantam 3 toneladas

Os valores ilustram o princípio; não são as medidas de um modelo específico.

Etapa Valor
Pistão da bomba Ø 10 mm, área 78,5 mm²
Haste Ø 40 mm, área 1.257 mm²
Relação de áreas 16:1
Vantagem da alavanca 10:1
Sua mão na alavanca 200 N (cerca de 20 kg)
Força no pistão da bomba 2.000 N
Pressão do óleo 2.000 ÷ 78,5 ≈ 25,5 N/mm² = 25,5 MPa (255 bar)
Força na haste 25,5 × 1.257 ≈ 32.000 N, cerca de 3,3 toneladas

Nada é de graça: o que se ganha em força se paga em distância. Com relação de 16:1, um curso de bomba de 20 mm sobe a haste 1,25 mm; para 100 mm de elevação são cerca de 80 bombeadas. Essa relação explica quase todas as diferenças entre os modelos. O macaco jacaré vence a distância com o braço de elevação e uma segunda bomba; o macaco garrafa usa o fuso de extensão para a haste não gastar bombeadas num vão vazio.

As peças de um macaco hidráulico

Peça O que faz O que dá defeito
Reservatório Guarda o óleo sem pressão Nível baixo: a bomba puxa ar
Pistão da bomba e cilindro da bomba Movido pela alavanca; empurra o óleo para o cilindro principal Vedação gasta: alavanca esponjosa, força fraca
Válvula de retenção de entrada Deixa o óleo passar do reservatório para a bomba quando a alavanca sobe Sujeira sob a esfera: as bombeadas não fazem nada
Válvula de retenção de saída Deixa o óleo sob pressão entrar no cilindro principal, mas não voltar Sede vazando: o macaco desce entre as bombeadas
Cilindro principal e haste O óleo empurra a haste, que carrega o peso Cromo riscado ou vedação gasta: desce sozinho, vaza
Válvula de alívio Válvula de agulha ou de esfera que devolve o óleo ao reservatório Sujeira na sede: o macaco desce com carga
Válvula de sobrecarga Abre logo acima da carga nominal O usuário nunca deve regulá-la
Limitador de curso Para a haste na extensão máxima Impede que a haste saia
Fuso de extensão (macaco garrafa) Parte rosqueada no topo da haste que fecha o vão até a carga Estendido com carga, a rosca estraga

O que acontece em cada bombeada

  1. Alavanca subindo (sucção). O pistão da bomba sobe. A válvula de saída continua fechada pela pressão sob a haste, a de entrada abre e o óleo passa do reservatório para a câmara da bomba.
  2. Alavanca descendo (pressão). O pistão desce. A válvula de entrada fecha, a de saída abre e o óleo vai para baixo da haste, que sobe conforme o volume bombeado dividido pela área dela.
  3. Segurar. Entre as bombeadas e quando você para de bombear, as duas válvulas de retenção e a de alívio estão fechadas. O óleo sob a haste fica preso e a carga fica no alto.
  4. Descer. Girando a válvula de alívio no sentido anti-horário, abre-se o caminho de volta para o reservatório. O peso empurra o óleo de volta; pouca abertura desce devagar, muita abertura desce rápido.
  5. Sobrecarga. Se alguém tentar levantar mais que a capacidade, a pressão chega à regulagem da válvula de sobrecarga, ela abre e as bombeadas só fazem o óleo circular. A norma europeia EN 1494 e a norte-americana ASME PASE tratam dessa proteção.

Como funciona o macaco tipo garrafa

No macaco garrafa, o reservatório envolve o cilindro principal como as paredes de uma garrafa, a bomba fica ao lado e a haste sobe em linha reta. Como a força vai direto para a haste, o macaco garrafa é muito forte para o tamanho: nosso modelo de 20 toneladas da série T204 pesa 10 kg.

O limite é o curso. A haste só sai o quanto o cilindro mede, por isso o macaco garrafa tem:

  • um fuso de extensão no topo da haste (60 mm no T204 de 20 toneladas) para chegar ao ponto de elevação antes de bombear;
  • como opção, uma haste telescópica de dois estágios para subir mais a partir de uma altura inicial parecida: nosso modelo de dois estágios de 20 toneladas eleva 285 mm na hidráulica, contra 145 mm do modelo de um estágio.

Um macaco garrafa comum só trabalha em pé, porque a bomba puxa o óleo do fundo do reservatório.

Como funciona o macaco jacaré

O macaco jacaré deita uma unidade hidráulica parecida dentro de um chassi baixo de aço ou alumínio. A haste empurra uma alavanca curta na base de um braço longo, e o apoio na ponta do braço percorre uma distância muito maior que a própria haste. É assim que o nosso modelo de oficina de 3 toneladas vai de 135 a 495 mm, uma faixa muito maior que a de um macaco garrafa da mesma capacidade.

Essa geometria tem duas consequências:

  • O apoio sobe fazendo um arco, por isso o macaco rola um pouco sobre as rodas ao levantar. É de propósito: nunca trave as rodas de um macaco jacaré enquanto ele levanta.
  • Os macacos de bomba dupla (elevação rápida) têm um segundo pistão, maior, que movimenta mais óleo por bombeada até o apoio encostar no veículo. Com carga, continua o pistão pequeno. Economiza bombeadas, não muda a capacidade.

Na maioria dos macacos jacaré, a válvula de alívio abre e fecha girando a alavanca, então ninguém precisa pôr a mão embaixo do veículo.

Macacos hidropneumáticos

Os macacos hidropneumáticos mantêm o mesmo circuito hidráulico e acionam a bomba com um motor a ar, no lugar da alavanca ou junto com ela. O ar do compressor move uma bomba pequena e rápida; os nossos macacos garrafa pneumáticos trabalham com 8 a 12 bar e mantêm uma bomba manual de reserva. São usados onde se levantam eixos pesados o dia inteiro: borracharias de caminhão, garagens de ônibus e frotas.

Por que o macaco não substitui o cavalete

Cada vedação e cada sede de válvula do macaco segura óleo a alta pressão. Um grão de sujeira na válvula de alívio, um pouco de ar ou uma vedação de haste gasta deixam a carga descer, e uma carga lateral ou um impacto podem danificar o macaco. A norma europeia EN 1494 só permite trabalhar sob uma carga levantada se ela estiver presa por outros meios, e todo manual diz o mesmo: o macaco levanta, o cavalete automotivo segura. Onde colocar os cavaletes está no nosso guia de cavaletes.

O que isso significa na hora de comprar

A física é a mesma em qualquer macaco. A diferença entre um que dura e um que volta na garantia está nos detalhes:

  • uma válvula de sobrecarga regulada e lacrada na fábrica;
  • uma haste cromada num cilindro brunido, para as vedações correrem numa superfície lisa;
  • vedações para alta pressão, com kits de vedação disponíveis para a manutenção;
  • um grau de óleo informado e um abastecimento limpo (veja o nosso guia de óleo para macaco);
  • um teste de pressão em cada peça antes de embalar.

Esses pontos estão na nossa própria ficha de teste. Veja-os nos nossos macacos hidráulicos, macacos jacaré e macacos hidropneumáticos (em inglês).

Engenharia JackMaker · Equipe técnica da fábrica

Perguntas frequentes

Em que princípio o macaco hidráulico se baseia?

No princípio de Pascal: a pressão aplicada a um líquido confinado se transmite igualmente em todas as direções. Como a haste tem área muito maior que o pistão da bomba, a mesma pressão gera na haste uma força muito maior.

Por que é preciso bombear tantas vezes?

A força é multiplicada e a distância é dividida. Se a haste tem 16 vezes a área do pistão da bomba, ela sobe só 1/16 do curso da bomba. O macaco jacaré compensa com o braço de elevação e uma segunda bomba; o macaco garrafa, com o fuso de extensão.

Para que serve a válvula de alívio?

Ela abre a passagem do cilindro de volta para o reservatório. Girando no sentido anti-horário, o peso da carga empurra o óleo de volta e a haste desce; quanto mais abrir, mais rápido desce. Fechada no sentido horário, o óleo fica preso de novo.

Para que serve a válvula de sobrecarga?

É uma válvula de segurança com mola, regulada na fábrica para abrir logo acima da carga nominal. Quando ela abre, as bombeadas só fazem o óleo circular, e o macaco não pode ser forçado além da capacidade. O usuário nunca deve mexer nela.

Por que o macaco hidráulico desce sozinho aos poucos?

O óleo está voltando por uma vedação ou pela sede de uma válvula: quase sempre sujeira na válvula de alívio, vedação da haste gasta ou ar no circuito. Mesmo um macaco em bom estado é feito para levantar, não para segurar carga por horas; por isso o veículo vai para cavaletes.

Dá para usar o macaco garrafa deitado?

Só se ele for projetado para isso. No macaco garrafa comum, a bomba puxa o óleo do fundo do reservatório; deitado, ele puxa ar e para de subir.

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