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Mecânica Básica

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Capítulo 10

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Anotações:

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COMPONENTES DO CHASSI

10.0 Quadro do Chassi É o esqueleto do veículo, nele estão fixados todos os componentes do caminhão, como motor, cabina, suspensão, eixos, etc. O chassi é formado por travessas e longarinas, as quais são feitas de um material muito resistente e ao mesmo tempo flexível, para absorver os impactos. O Chassi pode apresentar várias configurações que podemos adaptar conforme o trabalho que o veículo irá desempenhar.

10.1 SuspensãoA suspensão protege o veículo e a carga contra golpes em função da irregularidade do terreno, também propicia maior conforto ao motorista e aumenta a vida útil do veículo. A suspensão pode ser adaptada de acordo com o trabalho que o veículo irá desempenhar. Assim sendo, ao escolher um determinado modelo de caminhão é preciso preocupar-se em determinar a suspensão adequada à sua aplicação.

Os caminhões são equipados com suspensão diferenciadas na parte dianteira e na parte traseira, dimensionados para suportar as cargas correspondentes ao respectivo eixo. Todo componente de suspensão requer dois componentes básicos:

• Um componente flexível: que permite ao conjunto de roda movimentar-se verticalmente, como por exemplo, as molas, os blocos de borracha, colchões de ar, etc.

• Um componente fixo: que mantém o conjunto de roda em posição fixa em relação ao chas-si, que recebe o nome de eixo.

Travessas

Longarina


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Anotações:

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Os principais tipos de suspensões utilizadas em caminhões são os sistemas de suspensão por molas, que são os elemen-tos mais comuns nas suspensões de caminhões. O sistema de suspensão por molas apresenta várias formas de construção, empregadas conforme determinações do projeto geral do veículo e divide-se em vários tipos distintos, como veremos a seguir :

MOLAS HELICOIDAIS: Fabricadas em arame de aço especial. Enro-lado em forma de espiral, são normalmente empregadas em suspensões dianteiras de veículos com suspensão independente, e são utilizadas para baixa capacidade de carga.

MOLAS SEMI-ELÍPITCAS: Confeccionadas em barras de aço, mola especial, de perfil constante tratado e moldado em formato de uma semi-elipse, é o tipo mais comum de mola usado na suspensão de caminhões. Aplica-se tanto na dianteira como na traseira, em geral em conjuntos de várias lâminas, chamados de “feixe de molas”.

FEIXE DE MOLAS: Consiste na superposição de diversas lâminas, mantidas agrupadas por um pa-rafuso central e abraçadeiras espaçadas em cada lado. As extremidades da folha superior são mol-dadas em formato de um olhal. A extremidade dianteira é a parte fixa do feixe, e está presa ao quadro do chassi por meio de um suporte.

A outra extremidade é livre para permitir a movimentação para frente e para trás, pois o comprimento da mola carregada é maior do que descarregada. Isto é possível através de um suporte apropriado, no qual a extremidade livre da mola pode se mover por uma barra móvel colocada entre a mola e o suporte. Esse suporte recebe o nome de jumelo.

Olho

Mola semi-elíptica

Ponto fixo Ponto móvel

Jumelo

Feixe de molas


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Anotações:

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MOLAS TRAPEZOIDAIS: São confeccionadas por uma barra de aço-mola, com formato em cunha nas extremidades, apresentando um perfi l geométrico trapezoidal. Caracteriza-se pela grande resistência à fl exão junto à região de apoio do feixe sobre o eixo. As molas trapezoidais são geralmente usadas como auxiliares dos feixes principais

MOLAS PARABÓLICAS: São lâminas forjadas, com perfi l em forma de parábola. Apresentam grande resistência à fl exão em função de secção variável, de menor espessura nas extremi-dades, aumentando gradativamente em direção a área de apoio sobre o eixo. Ao contrário das molas semi-elíptcas, possuem distribuição uniforme dos esforços em toda a extensão da lâmina, eliminando as situações de concentração de tensões causadas pela aplicação de carga.

BLOCOS DE BORRACHA E SUSPEN-SÃO A AR: Esses sistemas são usados nos eixo traseiros dos caminhões. O sistema fl exível é um bloco de borracha com densidade específi ca para suportar a carga, ou um colchão de ar ativo em um invólucro de borracha. Um braço tensor é usado para manter o eixo em sua posição.

Nos caminhões médios e pesados, são usados conjuntos de suspensão traseira muito mais complexos, pois a variação de carga e des-carga é muito mais extrema. Os principais tipos de suspensão empregados em caminhões são:

MOLAS PRINCIPAIS: Defi nimos como molas principais ao conjunto de lâminas (feixe) que está em ação constante, ou seja, atua na ligação do chassi com as rodas, in-dependente da carga que está sendo aplicada ao caminhão, amortizando os efeitos dos movimentos em decorrên-cia das irregularidades do piso. O tipo mais comum de molas principais é o feixe de molas semi-elipticas.

CâmaraEixo

Braço

Pneumática


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MOLAS AUXILIARES: O conjunto de sus-pensão que possui molas auxiliares é assim denominado, pois sua atuação depende dire-tamente da carga que está sendo aplicada ao veículo. Apresentam-se sem ação quando o veículo está sem carga. À medida que aumen-ta a carga colocada sobre o veículo, a mola principal altera sua forma, tendendo a ficar plana, fazendo baixar a plataforma. Os batentes secundários das molas apóiam-se sobre as lâminas do feixe auxiliar (ou secundário), fazendo-o entrar em ação.

10.2 Direção Hidráulica Nos veículos mais antigos o sistema de direção era mecânico, ou seja, as rodas eram giradas através de um sistema de braços e engrenagens, o que deixava a direção muito pesada, difi-cultando as manobras. Nos veículos mais modernos o sistema de direção utilizado é o sistema de direção hidráulica, que através de um sistema hidráulico auxilia as rodas a girar, deixando a direção mais leve.

O sistema de direção hidráulica é composto por vários componentes, como, bomba hidráulica, caixa de direção. Vamos ver a seguir como funciona o sistema de direção hidráulica.

BOMBA HIDRÁULICA: É responsável pela pressurização do fluido hidráulico que irá auxiliar na movimentação das rodas. A bomba é composta por uma carcaça, um rotor e por palhetas, por isso recebe o nome de bomba de pa-lhetas. Quando o rotor gira o óleo en-tra na bomba pelo canal de admissão (1) e é movimentado pelas palhetas, que devido a força centrifuga ficam em contado com as paredes do rotor, des-ta forma a pressão do óleo é elevada para posteriormente seguir ao sistema através do cano de saída (2).

Princípio de operação para a Bomba:

1 Admissão

2 Saída

3 Carcaça (Alojamento) do Rotor

4 Rotor

5 Palheta

1

2

3

4

2

5

1


Capítulo 10

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VÁLVULA DE DIREÇÃO: Está situada entre o volante de direção e a caixa de direção, e é a responsável por direção que o fluido deverá entrar na caixa de direção. Está válvula é composta por uma carcaça e por um rotor interno. Quando giramos a direção do veículo para esquerda ou para direita, o rotor interno da válvula gira para o lado que a direção foi girada, direcionando assim o fluido para a entrada de cada caixa de direção correspondente ao lado que a mesma de-verá girar as rodas.

CAIXA DE DIREÇÃO: Este componente é o responsável pelo giro das rodas, está ligado no volante de direção através da barra de direção e nas rodas através dos garfos de direção. A caixa de direção é composta por vários componentes como podemos ver na figura a seguir:

1 Parafuso sextavado interno limite automático de fim de curso

2 Válvula - limite de fim de curso

3 Sem fim de direção

4 Barra de torsão

5 Válvula de comando

6 Árvore (veio) primária

7 Carcaça de redução (cárter)

8 Eixo setor

9 Jogo de esferas

10 Pistão de operação

1 2 3 4 5 6

10 9 8 7


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10.3 Funcionamento da Direção Hidráulica ROTAÇÃO PARA DIREITA: No momento em que a direção é girada para o lado direito, a barra de direção gira a árvore primária da caixa de direção para a direita, fazendo com que o pistão de operação se desloque. Como o pistão de direção está engrenado no eixo setor o mesmo irá fazer com que as rodas girem para a direita.

No momento em que a direção foi girada para a direita, a válvula de direção enviou o fluido, que foi pressurizado pela bomba, para o canal de entrada da caixa de direção correspondente ao lado direito. Neste momento o fluido empurra o pistão de operação auxiliando este pistão a girar as rodas, como podemos observar na figura ao lado.

ROTAÇÃO PARA ESQUERDA: Ao girarmos a direção para a esquerda o funcionamento da caixa de direção é exatamente igual quando viramos para a direita, porém, nesta situação a árvore primária irá girar para esquerda e a válvula de direção envia o fluido para o canal corres-pondente ao lado esquerdo auxiliando, assim, o pistão de operação a girar as rodas para o lado direito.

PONTO NEUTRO: O ponto neutro é o momento em que a direção não está sendo girada para nem um dos lados. Nesta situação a válvula de direção está na posição neutro fazendo com que o fluido seja enviado para a caixa de direção, mas não atuará sobre o pistão de ope-ração, mas sim retornando para a bomba de palhetas.


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10.4 MotorO motor de combustão interna converte a energia química de seus combustíveis em energia mecânica. Os motores aproveitam à energia do combustível para produzir movimento através da queima controlada da mistura. AR + COMBUSTÍVEL + CALOR.

10.5 Processo de CombustãoCombustão significa queima, e para que aconteça uma combustão necessitamos da presença de três elementos básicos, oxigênio (ar), o combustível e o calor. Estes três elementos juntos formam o chamado triângulo do fogo.

Por exemplo, quando você acende o fogo de uma churrasqueira, acontece uma combustão; temos o ar (oxigênio), o combustível, que é o carvão e o calor que vem do fósforo que usamos para acender. Aliás, quan-do acendemos o fósforo, também ocorre uma combustão.

O processo de combustão libera calor e, há muito tempo, o homem descobriu que podia usar este calor para movimentar coisas, surgindo assim a máquina a vapor.

Os motores de combustão são divididos em dois tipos básicos em se tratando do seu processo de combustão, que são os motores de combustão externa e os motores de combustão interna.

Transformação de Energia

Ar + Combustível + Calor

Energia Térmica(combustão)

EnErgiaMEcânica roTaTiva


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10.6 Combustão Externa Este processo era usado nos motores mais antigos como, por exemplo, nas máquinas a vapor onde a queima do combustível ocorria fora do motor, no caso de trem a vapor, por exemplo, a queima ocorre na fornalha. No trem o combustível é a madeira, ou o carvão, sendo que o calor liberado na combustão é usado para aquecer a água, que ferve e produz vapor de água. Este vapor, que está sob pressão, é então usado para acionar um pistão, criando assim um movimento que faz o trem andar.

O mecanismo do motor de com-bustão externa é muito rudimen-tar e perde muita energia durante o processo de transformações de energia, especialmente o que diz respeito à energia térmica. O mo-tor de combustão externa, devido à queima de combustível, libera uma quantidade de fumaça imen-sa e concentrada.

Outro inconveniente nos moto-res de combustão externa é o seu “start”, ou seja, o tempo que leva para começar a funcionar de fato, pois necessita que todo sistema atinja uma temperatura ideal para que o motor obtenha seu maior rendimento.

10.7 Combustão Interna No motor de combustão interna a queima de combus-tível ocorre dentro do motor, ou seja, a explosão ocorre dentro da câmara de combustão. Para que isso seja pos-sível, os três elementos básicos deverão ser introduzidos na câmara de combustão do motor, e possibilitem que os elementos da queima sejam introduzidos na câmara de combustão. Estas operações são repetidas milhões de vezes durante o funcionamento do motor e são cha-madas de tempos motores.

Exemplo de utilização de motor com combustão externa


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Anotações:

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Basicamente temos quatro tempos motores em um motor: admissão, compressão, combustão e escape. Ao completar os quatro tempos o motor completa um ciclo motor.

A seguir vamos ilustrar como os quatro tempos de um ciclo fazem com que o motor funcione, gerando força para movimentar uma máquina:

1º Tempo - Admissão: A válvula de admissão abre e a de escapamento mantém-se fecha-da. O êmbolo desce, aspirando ar que enche a câmara de combustão. No fi m deste tempo a válvula de admissão fecha-se.

2° Tempo - Compreensão: A válvula de ad-missão e de escapamento mantém-se fechada. Ao subir, o êmbolo comprime a mistura na câ-mara de combustão, fazendo com que ocorra um aumento de pressão e conseqüentemente um aumento de temperatura.

3° Tempo - Explosão: Ambas as válvulas per-manecem fechadas. O ar que foi comprimi-do, e com alta temperatura recebe a injeção do combustível através do bico injetor, neste momento ocorre a queima, forçando o êm-bolo para baixo, gerando a energia que irá movimentar o veículo. No fi m deste curso a válvula de escapamento abre-se.

4° Tempo - Escapamento: A válvula de ad-missão mantém-se fechada e a válvula de escapamento permanece aberta. O êmbolo sobe a fi m de expulsar os gases resultantes da combustão. Após isto o motor começa um novo ciclo.

Os motores de combustão interna são divididos quanto ao tipo de combustível que utilizam existindo basicamente dois tipos, que serão vistos a seguir.

1 volta 1 1/2 volta 2 voltas


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10.8 Motor Ciclo OttoO primeiro motor de combustão interna foi inventado pelo alemão Nikolaus August Otto, por isso recebe o nome de motor de ciclo Otto. Os combustíveis utilizados nestes moto-res são a gasolina ou o álcool que são introduzidos na câmara de combustão através dos 4 tempos motores mencionados anteriormente:

1º Tempo - Admissão: É a entrada da mistura ar + combustível (gasolina ou álcool) na câ-mara de combustão

2º Tempo - Compressão: A mistura ar + combustível é comprimida no interior da câmara de combustão, fazendo com que sua temperatura se eleve.

3º Tempo - Combustão: Neste momento, para que haja a queima da mistura, é necessária a adição de mais calor, pois o calor gerado pela compressão da mistura não é suficiente para a queima. Este calor é proveniente de uma faísca elétrica de uma vela que faz com que a mistura ar + combustível queime e aumente muito a pressão na câmara de combustão, gerando força e empurrando o pistão.

4º Tempo - Exaustão: É a saída da mistura ar e combustível queimados (gases) da câmara de combustão.

Neste tipo de motor a compressão que ocorre no 2º tempo deve ser controlada, pois como foi dito anteriormente, o ar aquece quando é submetido a uma pressão elevada, e como a gasolina e o álcool queimam facilmente, a combustão pode começar antes do momento desejado, ou seja, antes da faísca da vela, alterando o funcionamento do motor.

Por ter esta compressão limitada o motor ciclo Otto é utilizado em veículos ou máquinas leves. Para contornar esta situação foi criado um outro tipo de motor, chamado de motor de ciclo Diesel.

10.9 Motor Ciclo Diesel O motor de ciclo Diesel foi criado por um alemão chamado Rudolf Diesel. Este motor utiliza o Diesel como combustível que também é introduzido na câmara de combustão através dos 4 tempos motores, porém, com algumas diferenças com relação ao motor de ciclo Otto. Vejamos estas diferenças:

1º Tempo - Admissão: No motor Diesel é aspirado somente ar puro e não a mistura ar + combustível como no motor Otto.


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Anotações:

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2º Tempo - Compressão: O ar puro é comprimido no interior da câmara de combustão e também sofre uma elevação de sua temperatura.

3º Tempo - Combustão: Como a pressão neste tipo de motor é maior que no motor de Ciclo Otto, conseqüentemente a temperatura do ar também será maior. Neste momento é injetado o combustível (Diesel), na câmara de combustão, que ao entrar em contato com o ar em alta temperatura ocasiona a explosão. Veja que neste caso não há a necessidade do uso da vela para dar a faísca elétrica, pois somente alta pressão e a alta temperatura que o ar se encontra já é o suficiente para ocasionar a queima.

4º Tempo - Exaustão: É a saída da mistura ar e combustível queimados (gases) da câmara de combustão.

Como neste motor a compressão é maior, a força gerada também é maior, por isso é bastante utilizado em equipamentos pesados. Outras vantagens do motor Diesel são o menor custo do combustível, sua maior durabilidade e menores custos de manutenção. Como desvantagens têm um preço elevado, maior peso, a vibração que produz, a baixa rotação, o cheiro do com-bustível queimado, o ruído superior ao do motor Otto e uma menor capacidade de acelera-ção. É este tipo de motor que estudaremos detalhadamente.

10.10 Componentes Básicos do Motor DieselBasicamente o motor pode ser divido em três componentes principais: cabeçote, bloco do motor e Carter. A seguir vamos estudar cada um destes componentes.

10.11 Bloco do motor É considerada a maior peça do motor, geralmente feita em ferro fundido e contêm aloja-mentos cilíndricos, onde trabalham os êmbolos (Pistões), dutos para a circulação da água de resfriamento e dutos para o óleo do sistema de lubrificação, além de servir de suporte para os outros componentes do motor.

À disposição dos cilindros das câmaras de combustão indica se o motor é em linha, em V ou com cilindros horizontais opostos, sendo que quanto maior o número de cilindros mais suave será o funcionamento do motor.


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Capítulo 10

Anotações:

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Nas figuras abaixo podemos ver exemplos dos principais tipos de blocos de motores e suas respectivas disposições:

10.12 Camisas dos Pistões Nos motores mais antigos os cilindros, que é o local onde os pistões se deslocam, eram usina-dos diretamente no bloco do motor, o que dificultava a manutenção, pois em caso de reparo todo o bloco era trocado. Nos motores mais modernos este cilindro é fabricado separada-mente e depois é encaixado no bloco, recebendo o nome de camisa molhada.

Como visto anteriormente, é no interior da camisa que ocorre a combustão, gerando temperaturas em torno de 600 Cº a 800 Cº. Para melhor dissipar este calor, as paredes das camisas devem ter uma espessura reduzida, porém, devem ser muito resistente ao desgaste.

Para diminuir os efeitos do calor, as camisas são arrefeci-das pelo líquido de arrefecimento do motor, impedindo que as camisas sofram danos. Este arrefecimento pode ser feito de duas maneiras, em um deles, a água de arrefeci-mento entra em contato direto com a camisa, neste caso chamada de camisa úmida, e no outro, a água passa pelas paredes do bloco onde a camisa é montada, chamada, neste caso, de camisa seca, como podemos observar no exemplo ao lado:

Em Linha Horizontais Opostos Em V

Bloco

Água

CAMiSA ÚMidA

CAMiSA SECA


Capítulo 10

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Anotações:

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10.13 Pistão O pistão é o componente que faz os movimentos decorrentes dos 4 tempos do motor. Além de receber a força da combustão, ele faz movimentos bastante rápidos (sobe e desce até 30 vezes por segundo) devendo ser leve e resistente. Geralmente é feito de uma liga de alumínio.

No pistão são montados três anéis que desempenham diferentes funções. O primeiro anel, chamado de anel de fogo, veda a câmara de combustão, impedindo que a pressão que é ge-rada pela explosão, sai da câmara de combustão do motor, o segundo anel, chamado de anel raspador, raspa o excesso de óleo que fica nas camisas durante a lubrificação e o terceiro anel, chamado de anel de óleo, impede que o óleo que é salpicado na parte inferior do pistão para lubrificar, suba em excesso para câmara de combustão.

O pistão recebe todo o calor e toda a pressão que é gerada dentro da câmara de combus-tão, por isso necessita ser uma peça muito resistente. É através do movimento do pistão que a força gerada pela combustão é transmitida para o virabrequim que faz com que o veículo entre em movimento.

Anel de Compressão

Anel Raspador

Anel de Óleo

Porta Anel


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Capítulo 10

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10.14 Virabrequim O virabrequim, também chamado de árvore de manivelas, é a peça que transforma os movi-mentos de sobe e desce do pistão em movimento de rotação contínua. O virabrequim é fixa-do nos apoios situados na base do bloco e suporta a força de combustão de todos os pistões, por isso é fabricado de uma liga de aço de alta resistência.

Numa das extremidades do virabrequim está montado o volante do motor, que é uma peça circular bastante pesada, que tem as funções de permitir o acoplamento do motor ao local onde será utilizado e fazer com que o motor trabalhe de uma forma contínua e uniforme.

Moentes

MunhõesMotor 6 cilindros em linha

ViRABREQUiM

ViRABREQUiM COM VOLAnTE

Volante

ViRABREQUiM COM BROzinABiELA

Índium

Chumbo

Chumbo/Cobre

Aço


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10.15 Cabeçote do Motor O cabeçote do motor funciona como uma tampa da câmara de combustão, sendo que na parte superior do cabeçote estão mon-tados, a entrada de ar, a saída de gases, o injetor de combustível, o conjunto de vál-vulas de admissão e escape, bem como o seu acionamento.

Nos veículos mais modernos os cabeçotes são individuais, ou seja, cada cilindro possui seu cabeçote, o que facilita a manutenção, pois em caso haja necessidade, só é neces-sário remover o cabeçote que apresentar defeito.

10.16 Sistemas de Comando de Válvulas Este sistema controla a abertura e o fechamento das válvulas de admissão e de escape, possibilitando as-sim a entrada de ar e a saída dos gases queimados. O sistema de comando de válvulas deve funcionar no mais perfeito sincronismo com o motor, pois as vál-vulas devem abrir e fechar no momento exato, para que não haja perdas do rendimento do motor.

O sistema de comando de válvulas é composto por vários componentes, sendo eles:

• Comando de válvulas - É um eixo que possui res-saltos, chamados de cames, e sua principal função é acionar os balancins promovendo a abertura e o fechamento das válvulas.

• Balancins - São peças que transmitem o movimento prove-niente do comando de válvulas até as válvulas, fazendo com que as mesmas abram no momento exato.

Balancinsde válvulas

Válvulas

Varetade válvulas

Cabeçote

Comando de válvulas

Eixo do Comando de Válvulas

Ressalto


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Capítulo 10

Anotações:

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• Válvulas - Os motores podem ter duas ou quatro válvulas em cada cilindro. No caso de motores com duas válvulas por cilindro, uma é para entrada de ar e outra para saída dos gases queimados, já os motores que apresentam quatro válvulas por cilindro, existem duas válvulas para entrada de ar e duas válvulas para saída de gases quei-mados. Além de controlar a entrada de ar e a saída de gases queima-dos, outra função importante das válvulas é promover a vedação da câmara de combustão, pois dentro da câmara a pressão é muito alta, não podendo apresentar vazamentos, o que iria prejudicar o bom funcionamento do motor.

O corpo das válvulas é dividido em duas partes principais, a haste, que permite o deslocamento da válvula, e a cabeça, que é a parte que fica em contato direto com a câmara de combustão e por isso necessita ser confeccionada com um material mais resistente, a fim de suportar a alta pressão e a alta temperatura.

• Vareta de válvulas - É o componente que liga o eixo de comando de válvulas ao balancim. A vareta fica em contato com os ressaltos (cames) do eixo de comando de válvulas, sendo assim, durante o funcionamento do motor o eixo gira empurrando as varetas que estão em contato com os balancins que aciona as válvulas, fazendo com que as válvulas abram, sendo que seu fe-chamento (Retorno) é feito pela ação de molas, como podemos observar na figura a seguir.

Balancim

Capa

Molas

Guia

Haste

Sede

Vareta

Tucho

Árvore de Comando das Válvulas

Haste

Cabeça


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Anotações:

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10.17 Carter É na verdade um reservatório, onde o óleo que irá fazer a lubrificação do motor fica deposita-do. O Carter possui um bujão magnético para reter as limalhas de ferro provenientes do des-gaste do motor.

10.18 SistemadeLubrificaçãoO sistema de lubrificação faz com que o óleo lubrificante circule por todo o motor. Este óleo é vital para o funcionamento do motor e tem as funções de reduzir o atrito, reduzir o desgaste, refrigerar componentes internos, remover os contaminantes, vedar a câmara de combustão e evitar a corrosão das peças metálicas.

A bomba de óleo localizada na parte inferior do motor (dentro do Carter) é acionada pelo virabrequim, e tem a função de puxar o óleo do cárter, bombeando o mesmo para o radiador de óleo para ser resfriado. Do radiador, o óleo passa pelo filtro, onde são retiradas as impurezas, seguindo posteriormente para o motor, onde irá lubrificar o comando de válvulas, o virabrequim, o turbocompressor, as engrenagens de distribuição, a bomba injetora, os pistões e as bielas para depois retornar ao cárter.

O óleo e o filtro devem ser trocados rigorosamente de acordo com as recomendações do fabricante. O óleo deve sempre ser mantido no nível correto para garantir que a bomba possa ficar sempre sub-mersa. Uma falha ou contaminação no sistema de lubrificação certamente da-nificará o motor.

O momento da partida do motor é o mais crítico em termos de lubrificação, pois o óleo leva alguns segundos para atingir todos os componentes do mo-tor. Portanto, deve-se evitar partidas freqüentes e acelerações exageradas na partida do motor.

BujãoMagnético

Filtros

Carter

Bomba de Óleo

Canais deLubrificação


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Anotações:

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10.19 FalhasnoSistemadeLubrificaçãoOs sintomas que indicam uma possível falha no sistema de lubrificação são: ruídos anormais, óleo lubrificante na água do radiador, fumaça branca ou azul no escapamento, baixa pressão do óleo e consumo excessivo de óleo lubrificante.

Devemos verificar :

• O nível do óleo • Se o óleo e o filtro estão limpos • Vazamentos no filtro e no radiador de óleo • Defeitos no radiador de óleo (vazamento interno) • Se o óleo atinge o comando de válvulas • Os resultados das análises de óleo • O funcionamento da bomba de óleo (medir a pressão do óleo)

10.20 Sistema de Arrefecimento O processo de combustão ocorre a uma temperatura de mais ou menos 1650ºC. Após alguns minutos de operação nesta temperatura o motor certamente estaria danificado, sendo assim existe o sistema de arrefecimento, que serve para diminuir e manter a temperatura do motor estável, dentro da sua faixa de funcionamento que é entre 80C° à 95Cº, garantindo que o motor obtenha um melhor rendimento e não apresente problemas. Este sistema é composto por vários equipamentos, os quais veremos a seguir :

Radiador: a água circula por todo o motor através de dutos exis-tentes no bloco. Durante este processo a água retira calor do motor, devendo então ser resfriada, ou seja, este calor deve ser transferido para o meio ambiente. Para isso é utilizado um radia-dor, que efetua a troca de calor entre a água do circuito e o ar externo. O radiador é formado por colméias, sendo que no seu interior circula a água, e pelo seu exterior passa o ar externo.

O radiador, além de refrigerar a água, funciona como reservató-rio e como controlador da pressão no sistema de refrigeração, através de válvulas montadas na tampa do radiador.

Aletas

Água

Ar


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Anotações:

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Ventilador: Em certas situações como em subidas, por exemplo, o motor irá sofrer um aumento de temperatura e como a velocidade do veículo está baixa não terá ar suficiente para o radiador resfriar a água, neste momento é acionado um ventilador, que tem por fun-ção suprir esta falta de ar. O acionamento deste ventilador é feito por um sistema chamado de cubo viscoso, ou embreagem viscosa. Quando a temperatura do motor aumenta o líquido que está no interior do ventilador expande fazendo com que o ventilador seja acionado. Desta forma o ventilador só é acionado quando necessá-rio, não desperdiçando assim, energia do motor.

Bomba centrífuga: É a responsável pela circulação de água no motor. A bomba centrifuga possui em seu interior um rotor com pás, que recebe a água através de uma tubulação central e por ação centrifuga envia esta água para as galerias do motor.

Válvula termostática: O controle de temperatura no sistema é feito através da Válvula Termostática, que controla o fluxo d’água entre o motor e o radiador, mantendo assim o motor em uma temperatura adequada de funcionamento. Quando o motor está frio a válvula termostática está totalmente fechada impedindo que a água passe pelo radiador e troque calor com o meio. Con-forme a temperatura do motor começa a subir a válvula que vai abrindo gradativamente, permitindo com que a água que estava circulando somente no interior do motor, comece a circular também pelo radiador. Quan-

do o motor estiver em situações severas de funcionamento a válvula termostática permanecerá totalmente aberta para que toda a água que circula pelo motor passe pelo radiador para ser resfriada, mantendo assim a água em uma temperatura ideal de funcionamento.

Válvula Termostática Fechada1. Alimentação ao radiador2. Retorno do motor3. Canal Auxiliar (By-Pass)

Válvula Termostática Aberta

Cubo

LíquidoViscoso

Cabeçote

Rotor

BlocoRadiador


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Capítulo 10

Anotações:

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Em alguns equipamentos utiliza-se o que chamamos de sistema de refrigeração pressurizado. Neste sistema a pressão é pouco maior do que a normal, o que faz com que a água atinja temperaturas maiores sem ferver, mantendo assim suas propriedades de refrigerar mesmo quando o motor atingir temperaturas muito elevadas.

Como a água causa corrosão nas partes metálicas do motor, deve-se misturar na água um aditivo anticorrosivo, que evita este problema. Em locais muito frios este aditivo também evita que a água congele.

10.21 Falhas no Sistema de Refrigeração Grande parte das falhas que ocorrem em motores começa por uma falha no sistema de refri-geração. Deve-se ficar atento a sintomas como superaquecimento do motor, motor sem força e alto consumo de combustível ou óleo lubrificante. Verificar se:

• O nível da água está correto e se a água está limpa • O radiador está limpo • A correia do ventilador ou da bomba de água está ajustada • A válvula termostática funciona (teste de bancada) • A tampa do radiador está em boas condições • Não existem vazamentos de água • Os demais radiadores estão em boas condições (óleo do motor, óleo hidráulico e outros)

10.22 Circuito de Alimentação de Ar Conforme visto anteriormente o motor neces-sita de ar para poder funcionar, este ar deve ser devidamente purificado antes de entrar no mo-tor, evitando assim que o mesmo seja danificado. Sendo assim antes de entrar no motor o ar pas-sa pelo sistema de filtragem para ser purificado.

10.23 Pré-purificadorO ar é captado do meio externo através de um duto chamado pré-purificador. Ao entrar no pré-purificador o ar é forçado a passar por labirintos que tem a função de reter a umidade e as sujeiras maiores em suas pare-des. Veja a figura.

Ligação com a tubulação de escape

Pré-purificador

Ar sujo

indicador de restrição

Filtro


Capítulo 10

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Anotações:

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10.24 Filtros de Ar Os filtros são elementos de segurança colocados para retirar as impurezas menores que não foram retirados pelo pré-purificador. Os filtros possuem elementos internos com furos muito pequenos, são geralmente fabricados com papel especial ou feltro, que deixam passar o ar retendo a sujeira, garantido assim que o ar que está sendo admitido pelo motor esteja limpo.

O filtro é composto por dois elementos internos, sendo um elemento principal e um elemento de segurança no caso do elemento principal apresentar algum defeito.

No sistema de filtragem existe um indicador de restrição que indica o momento em que o filtro deverá ser substituído.

10.25 Sistema de admissão de Ar ADMISSÃO NATURALComo visto anteriormente no tempo de admissão (1º Tempo) o pistão desce e enche a câmara de combustão com ar. Nos motores mais antigos o ar entreva no motor pela própria sucção que o pistão fazia ao descer. Este sistema recebe o nome de admissão natural.

TURBO ALIMENTADO Se pudéssemos colocar uma quantida-de maior de ar no interior da câmara de combustão teríamos a possibilidade de injetar mais combustível e conse-qüentemente teríamos mais força.

Sendo assim, foi criado um sistema que succiona o ar do meio ambiente que comprime este ar e injeta este ar comprimido na câmara de combustão. O componente responsável por isto é chamado de turbo alimentador.

O turbo alimentador é composto por três partes principais: carcaça, turbina e compressor, que funcionam da seguinte forma: os gases de escape resultantes da queima do combustível

Elementode segurança

Elemento principal

Fluxo dos gases

expelidos para a atmosfera

Fluxo de ar para dentro dos cilindros

Fluxo dos gases de escape

Fluxo de ar de admissão


263

Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

passam pela turbina fazendo a mesma girar, a turbina está ligado no compressor através de um eixo, sendo assim, quando a turbina gira o compressor também irá girar, succionando o ar que será comprimindo e jogando no interior da câmara de combustão.

Como o turbo é acionado pelos próprios gases de escape do motor, quando a carga do motor aumenta, a velocidade do turbo também aumenta e, conseqüentemente, a quantidade de ar enviado para as câmaras de combustão também aumenta.

Com a instalação de um turbo em um motor pode-se injetar mais combustível, o rendimento da combustão melhora o que pode aumentar a potência do motor em até 30%.

O turbo compressor é um componente robusto para suportar altas temperaturas, mas tam-bém requer cuidados, pois, trabalha a altíssimas rotações, podendo atingir até 128.000 RPM. Através dele não podem passar impurezas e o seu eixo deve estar perfeitamente lubrificado.

Um motor turbinado, antes de ser desligado, deve permanecer durante alguns minutos em marcha lenta, para que o eixo da turbina fique bem lubrificado. Este tipo de motor não pode ser acelerado antes de ser desligado, pois no momento da próxima partida, a lubrificação será deficiente. Deve-se também estar atento a ruídos estranhos no turbo que, caso apareçam, devem ser imediatamente verificados.

TURBO ALIMENTADO COM PÓS RESFRIADOR (INTERCOOLER) Durante a passagem do ar pelo interior da turbina a temperatura do ar aumenta consideravelmente e devido ao aumento de tempe-ratura o volume da massa de ar cresce. Sendo assim para um me-lhor rendimento do motor turbi-nado, o ar que passa pelo turbo pode ser resfriado através de um radiador antes de entrar na câma-ra de combustão. Este resfriamen-to do ar diminui a sua massa, e desta forma consegue-se ter uma maior quantidade de ar dentro da câmara de combustão, aumentando a potência do motor em até 15%. Este radiador é chamado de pós-arrefecedor (aftercooler em inglês).

40º

700º

600ºGases

queimados

Turbina

25ºAr externo

Pós-resfriador

150º


Capítulo 10

264

Anotações:

Mecânica Básica

10.26 Sistema de Alimentação de CombustívelO coração de um motor diesel é o sistema de injeção de combustível. Ele deve fornecer, no momento exato, a quantidade necessária de combustível para atender as diversas situações de carga e velocidade do equipamento.

Os principais componentes do sistema de injeção de combustível são:

• Tanque de combustível, • Tubulação de sucção • Bomba alimentadora de combustível ou bomba de transferência• Filtro de combustível • Bomba injetora • Tubos injetores • Bicos injetores

10.27 Circuito de Alimentação de CombustívelO óleo diesel é sugado do tanque de combustível pela bomba alimentadora e passa através dos filtros, para retirada das impurezas, sendo posteriormente enviado até a bomba injetora, que pressurisa o óleo e o envia para os bicos injetores, no momento exato da injeção. Para o perfeito funcionamento do sistema, a bomba de transferência envia uma quantidade maior de óleo Diesel para os bicos injetores, para garantir uma injeção completa, sendo que o combus-tível que não foi queimado retorna para o tanque de combustível. A seguir podemos observar um esquema do funcionamento do circuito de alimentação de combustível:

1 - Tanque de combustível2 - Pescador3 - Bomba de transparência Sucção (baixa pressão)4 - Filtro de combustível5 - Bomba injetora6 - Tubo injetor7 - Bico injetor


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

TANQUE DE COMBUSTÍVEL Sua função é armazenar o combustível para o funcionamento do motor. Possui um bocal de enchimento com tela e tampa com furo para respiro, e um tubo para a sucção do combus-tível chamado “pescador”. Dentro do tanque são colocadas chapas divisórias (Quebra on-das) para evitar grande agitação do combustí-vel durante o movimento do veículo.

O óleo diesel é um combustível que possui impurezas como água e enxofre. Estas impu-rezas costumam ficar no fundo do tanque, por isto o pescador é colocado um pouco acima do fundo do tanque e, normalmente, existe um bujão para drenagem desta água.

TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO Conduz o combustível do tanque até a bomba injetora, passando pela bomba alimentadora e pelo filtro. Como nesta tubulação a pressão é baixa, é usada uma mangueira de plástico ou de borracha do tanque até a bomba alimentadora.

FILTRO DE COMBUSTIVEL: São elementos filtrantes, de feltro ou papel, que retiram as impurezas do combustível antes de o mesmo ser injetado no motor.

BOMBA ALIMENTADORA A bomba alimentadora serve para sugar o combustível do tanque e alimentar a bomba injeto-ra. Normalmente é montada junto à bomba injetora.

Na bomba alimentadora estão montados um pré-filtro, que segura as impurezas maiores, e uma bomba manual, que serve para sangrar o sistema de sucção, isto é, retirar as bolhas de ar da tubulação.

Quebra ondas


Capítulo 10

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Anotações:

Mecânica Básica

BOMBA INJETORA: A bomba injetora faz a dosa-gem, distribuição e injeção do combustível a alta pressão nos cilindros, no final do tempo de compressão do motor. Portan-to, a bomba injetora deve estar perfeitamente sincronizada com os quatro tempos do motor e, por isso, é acionada pelo vira-brequim através de um conjun-to de engrenagens.

Quando acionamos o pedal ou alavanca do acelerador esta-mos alterando a quantidade de combustível injetado pela bom-ba injetora. Entretanto, como a bomba injetora é acionada pelo virabrequim, quando a ve-locidade do motor aumenta, a velocidade da bomba também aumenta, injetando mais com-bustível, fazendo com que a ve-locidade do motor aumente constantemente.

Também quando a carga de trabalho do equipamento aumenta, necessitando mais potência, a velocidade do motor tenderá a cair. Para produzir mais potência, a velocidade do motor, mais combustível deverá ser fornecido aos cilindros.

Para solucionar estes casos existe um mecanismo montado na bomba injetora chamado go-vernador. A função do governador é manter a velocidade do motor constante e limitar a míni-ma e a máxima velocidade do motor.

A maioria dos governadores é um mecanismo simples, montados com um conjunto de mo-las, um eixo deslizante e um conjunto de pesos que giram conforme a velocidade do motor. Como funciona este mecanismo?

1. Tubo de sucção com filtro2. Reservatório de combustível3. Pré-filtro4. Bomba alimentadora5. Filtragem principal6. Filtro separador d’água e impurezas7. Bomba injetora8. Acoplamento da bomba injetora 9. Linha de alta pressão 10. Bico injetor11. Tubulação de retorno12. Válvula de alívio13. Tubulação de retorno

Combustível de alimentação para a bomba injetora

Combustível sob pressão para os injetores

Combustível de retorno


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

Quando você aciona o acelerador está acionando o eixo deslizante do governador, que está ligado à bomba injetora. O conjunto de molas e pesos fica equilibrado e o motor mantém a velocidade.

Quando aumenta a carga, a velocidade do motor começa a diminuir, então o conjunto de pesos se movimenta acionando o eixo deslizante de maneira que a quantidade injetada de combustível seja controlada. Quando a carga diminui e a velocidade começa a aumentar, o conjunto de pesos se movimenta na outra direção, acionando o eixo deslizante e diminuindo a quantidade de combustível.

Este eixo deslizante é chamado de “rack” e, através dele, limitamos a quantidade máxima de combustível que pode ser injetada pela bomba (ajuste do “rack” da bomba).

TUBOS INJETORES São os tubos que levam o combustível da bomba injetora até os bicos injetores. Visto que a pressão nestes tubos é alta, eles são feitos de aço de alta resistência, sem emendas. BICOS INJETORES

Os bicos injetores possuem duas funções básicas:

• Funcionam como válvulas do combustível, abrindo apenas no mo-mento em que o combustível é injetado pela bomba; isto faz com que os tubos injetores sempre estejam cheios de combustível, evi-tando assim falhas no motor.

• Pulverizam o combustível para dentro da câmara de combustão; isto garante que a combustão seja completa. Compare como um monte de serra-gem queima mais fácil que uma torra de madeira.

Os bicos injetores, por suportarem altas pressões e temperatura, são feitos de materiais de alta resis-

tência, e são fabricados com alta precisão.Atualmente existem quatro sistemas de injeção de combustível:

SISTEMA BOSCHÉ o mais utilizado dos quatro sistemas. A bomba injetora Bosch faz a dosa-gem, a distribuição e a injeção através de pistões, sempre um pistão para cada cilindro do motor.


Capítulo 10

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Anotações:

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SISTEMA C.A.V.Normalmente utilizado em motores menores. A bomba injetora CAV faz a dosagem e a inje-ção através de um único pistão, e a distribuição aos cilindros é feita por um disco giratório.

SISTEMA CUMMINS (sistema PT)

Utilizado em motores Cummins. A bomba faz apenas a injeção do combustível até os bicos injetores. A dosagem é feita dentro dos bicos injetores e a distribuição feita por um eixo simi-lar ao eixo de comando das válvulas do cabeçote, que aciona os bicos injetores no momento exato da injeção.

10.28 Falhas no Sistema de Combustível Alguns sintomas que indicam uma possível falha no sistema de combustível, como motor falha, o motor não atinge velocidade, o motor não tem força, alto consumo de combustível, fumaça preta no escapamento e superaquecimento do motor. Deve ser verificado:

• Se existe muita sujeira e água no tanque.• Se o filtro de combustível está sujo. • Se há ar no sistema.• Se não existe sujeira, vazamentos ou trincas na tubulação de combustível. • Se a bomba injetora está perfeitamente sincronizada com o ciclo do motor (colocar no ponto).• Se a pressão de injeção do combustível está adequada. • Testar bicos injetores. • Se o governador não está com defeito. • Ajustar o “rack” da bomba injetora.

10.29 Unidade Injetora (U.I) Nos motores mais modernos não é mais utilizado a bomba injetora, que é substituída por um sistema eletrônico chamado de injeção eletrônica. Neste sistema a injeção de combustível nas câmaras de combustão é feito pelas Unidades de Injeção (U.I.), que são montadas na cabeça dos cilindros, sendo uma para cada cilindro, as unidades injetoras substituem a bomba injetora, os tubos de alta pressão e os bicos injetores.


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Capítulo 10

Anotações:

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FUNCIONAMEN TO DA UNIDADE INJETORA Fase de enchimento: Quando o êmbolo da bomba se move para cima, aspira combustível dos ca-nais de combustível através da válvula de combustível na unidade injetora, que então está aberta.

Fase de injeção: Quando a válvula de combustível fecha, o canal de combustível é bloqueado e a pressão sobe a um valor muito alto. O combustível a alta pressão empurra para cima a agulha do bico injetor, fazendo com que o mesmo abra, e o combustível sob a forma de névoa, muito fina, é injetado na câmara de combustão.

Fase de descarga: Quando o embolo da bomba se move para baixo, o combustível é empur-rado através da válvula de combustível aberta, descarregando para os canais de combustível na cabeça de cilindro.

Fase de queda de pressão: A injeção termina quando a válvula de combustível abre novamen-te, quando a pressão abaixa e a agulha do bico injetor fecha.

1 - Êmbolo da bomba

2 - Válvula de combustível

3 - Bico injetor

4 - Canais de combustível

5 - Balancim

6 - Árvore de comando do motor

6

5

1

4

3

2


Capítulo 10

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Anotações:

Mecânica Básica

10.30 Trem-de-Força

O trem-de-força é composto pelo motor, pela embreagem, pela caixa de mudanças, pelo eixo cardan e pelo eixo traseiro que transmitem o torque gerado no motor para as rodas.

A seguir vamos conhecer os componentes do trem-de-força.

10.31 Embreagem O sistema de embreagem tem cinco funções básicas:

• Possibilitar arrancadas suaves; • Transmitir torque quando alguma marcha estiver engatada; • Interromper o fluxo da força entre o motor e a caixa de mudanças nas trocas de marchas

e paradas; • Proteger o motor e o sistema de transmissão contra sobrecargas; • Amortecer as vibrações de transmissão.

A embreagem funciona como elo entre motor e caixa de mudanças, possibilitando que a ener-gia gerada pelo motor chegue até as rodas, fazendo com que o veículo entre em movimento. Assim quando é necessário parar o veiculo ou trocar de marcha, a embreagem é acionada cortando o fluxo de energia entre motor e caixa.


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

10.32 Embreagem Desacoplada/Embreagem AcopladaO sistema de embreagem é composto pelos seguintes componentes:

10.33 Acionamento do Sistema de EmbreagemQuando o pedal de embreagem não está sendo acio-nado, os garfos não atuam sobre as molas, que desta forma, podem pressionar o platô, que por sua vez pres-siona o disco de embreagem contra o volante do mo-tor, fazendo com que a força do motor seja transmitida para caixa de mudanças, como podemos observar na figura 1.

No momento em que o pedal da embreagem

é acionado, os garfos pressionam as molas liberando o platô e conseqüentemente liberando o disco de embreagem do volante do motor. Neste momento o fluxo de energia é cortado e a força do motor não é mais transmitida para a caixa de mudanças, como podemos ver na figura 2.

Figura 1

Figura 2

discos de embreagem

Placa de Pressão (Platô)

Mola Membrana

Capa Seca

disco de embreagem

MotorCaixa

de mudanças

Placa de pressão afastada

MotorCaixa

de mudanças

Volante do Motor

Pedalda

embreagem

Garfo

MolasPlatô


Capítulo 10

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Anotações:

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10.34 Tipos de Acionamento do Sistema de EmbreagemTemos três tipos de acionamento de embreagem;

Mecânico: O pedal é ligado mecanicamente com o garfo da em-breagem, através de braços e alavancas, exigindo grande esforço do motorista.

Hidráulico: A ligação entre o pedal e o garfo é feita através de uma linha de óleo com dois cilindros hidráulicos. O pe-dal é ligado ao primeiro cilindro e o garfo da em-breagem ao segundo, assim, quando o pedal é acionado

o óleo sob pressão é enviado ao segundo cilindro que atua no garfo afastando o platô.

Hidro-pneumático: Este sistema funciona com óleo que desenvolve força e ar comprimido onde se obtém velocidade. Ao comando do pedal o cilindro principal é acionado enviando uma pressão hidráulica para o cilindro Hidro-pneumático que irá controlar o acoplamento e o desacoplamento da embreagem.

Alavanca do pedal

Alavanca

BraçoGarfo

Linha de óleo

2º Cilindro

1º Cilindro

Ligação com o garfo

1

2

3

4

1 - Cilindro Principal (óleo)2 - Reservatório Úmido (ar comprimido)3 - Cilindro Hidro-pneumático4 - Alavanca Externa da Embreagem

Obs.: o bom uso da embreagem muitas vezes é o que determina o tempo de sua vida útil.


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Capítulo 10

Anotações:

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10.35 Caixas de Mudanças A caixa de mudanças é na verdade um conversor de torque, onde se pode adequar o funcio-namento do motor ao regime de trabalho que está sendo solicitado no momento. A caixa de marchas tem as seguintes finalidades:

• Possibilitar a adoção de reduções variáveis às diferentes condições de marcha. • Inverter o sentido de rotação (marcha-à-ré). • Possibilitar o ponto neutro.

Para realizar estas diversas atividades, a caixa de mudanças contém um con-junto de mecanismos que varia o tor-que, a velocidade e a rotação. A caixa é composta por:

• Árvore primária: É onde a energia gerada pelo motor entra na caixa de mudança e na sua extremidade fica montada a embreagem.

• Árvore Intermediária: A árvore in-termediária tem várias engrenagens fixas, as quais recebem movimento da árvore primária e transmitem para a árvore secun-dária. Outra função importante da árvore intermediária é a lubrificação, pois a mesma fica submersa em óleo lubrificante e durante seu movimento de giro este óleo é salpicado para cima.

• Árvore secundária: Transmite o movimento da saída da caixa de mudança para o cardan.

• Colares de engate: Os colares são responsáveis pelo engate das marchas.

• Engrenagem intermediária: É responsável pela inversão da rotação quando a marcha ré é engatada.

As engrenagens da árvore secundária giram livres sobre rolamentos de agulha, podendo ter movimentos independentes da árvore, sua fixação é feita através de um colar de engate.

Anel Sincronizado

Árvore Primária

Árvore Secundária

Árvore intermediária

Engrenagem de Ré

Luva de engate


Capítulo 10

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Anotações:

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10.36 Funcionamento da Caixa de Marchas1º Situação: Veículo parado, caixa de marchas na posição neutro.

Do motor, o movimento entra pela árvore primária, que, através de sua engrenagem move a árvore intermediária. A árvore intermediária e todas as suas engrenagens giram, provocando o movimento de todas as engrenagens da árvore secundária. Porém, como nenhuma marcha está engatada, a árvore secundária permanece parada, e as engrenagens giram livremente.

2º Situação: Veículo em movimento, primeira marcha engatada.

O pedal de embreagem é acionado, interrompendo o fluxo de potência do motor para caixa. A árvore primária pára, parando também a intermediária. Como a árvore secundária já estava parada, a caixa fica sem qualquer movimento.

Agora a alavanca de mudanças é colocada na posição de primeira marcha, neste momento o garfo desloca o colar de engate para a esquerda engatando-o ao cubo da engrenagem de primeira marcha. O pedal é liberado e a embreagem é aplicada fazendo com que a árvore pri-mária comece a girar, porém apenas a engrenagem de primeira marcha transmite a força para a árvore secundária que passa a girar, movimentando o veículo. Na figura a seguir, podemos ver por onde a força passa na caixa.

caixa em Posição neutro

1a Marcha Engatada


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Capítulo 10

Anotações:

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3º Situação: Veículo em movimento, segunda marcha engatada.

Com pedal sendo acionada a embreagem é desacoplada. A alavanca de mudanças é acionada, desengatando a 1º marcha e passando pela posição “neutro”. Nessas condições as árvores primária e intermediária param, e assim, as engrenagens da árvore secundária também param embora a árvore secundária continue girando devido ao movimento do veículo.

Então a alavanca é levada à posição de segunda marcha, acionando o garfo, que desliza o colar de engrenagem para a direita. Neste momento, o sincronizador entra em ação, igualando a velocidade da engrenagem de segunda marcha à da árvore secundária, permitindo o engate do colar ao cubo dentado.

O pedal de embreagem é liberado e a embreagem é acoplada novamente, transmitindo a velocidade e a força da segunda marcha à árvore de transmissão.

Note que no par de engrenagens de primeira marcha, a engrenagem acionadora é muito menor que a acionada. Isso proporciona maior redução de velocidade com conseqüente au-mento do torque de saída. A relação vai diminuindo até a quinta marcha, quando o torque e a velocidade na saída da caixa são os mesmos que na entrada, pois não há redução.

Quando a quinta marcha é engatada, o colar desliza para a esquerda, engatando a árvore secundária ao cubo da engrenagem da árvore primária e assim sendo, a rotação de saída fica exatamente igual à de entrada.

2a Marcha Engatada

5a Marcha Engatada


Capítulo 10

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Anotações:

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4º Situação: Veículo em movimento, marcha à ré engatada.

Quando a marcha ré é engata o fluxo passa pela engrenagem intermediária o que faz com que o sentido da rotação seja invertido, como podemos ver na figura a seguir :

10.37 Sessão Planetária Alguns caminhões ou ônibus utilizam cambio de 5 marchas, mas caminhões pesados neces-sitam de uma relação de redução maior, então se utiliza o sistema planetário que duplica o número de marchas existente na caixa.

Quando o sistema planetário é acionado, acontece um aumento da força da caixa de marchas, nesta posição dizemos que o veículo está na caixa pesada ou caixa baixa, que geralmente é utilizado para iniciar o movimento do veículo ou em situações que necessitem de maior força, como em subidas, por exemplo.

Quando o veículo atinge uma certa velocidade, o mesmo não necessita de muita força e sim de velocidade, neste momento o sistema planetário é desacionado, passando para caixa leve ou caixa alta, permitindo que o veículo atinja uma velocidade maior, porém com uma força menor.

Marcha à ré Engatada

Engrenagem intermediária

5 marchas x 2 = 10 marchas

Sessão Planetária

Caixa Básica


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

10.38 Componentes da Sessão Planetária O sistema planetário é composto pelos seguintes equipamentos:

Para que o sistema possa transmitir o movimento, é preciso travar um desses três elementos para que os outros dois possam agir como acionador e acionado.

Por exemplo, suponha que o movimento esteja entrando no sistema através da engrenagem planetária, que, portanto, é a acionadora. Suponha também que o movimento deverá sair do sistema pelo suporte das satélites, devendo a anular per-manecer travada. A engrenagem planetária move as satélites, que são forçadas a girar em seu eixo, caminhando dentro da anular, que estará travada. Dessa forma, o suporte das satéli-

tes estará movimentan-do-se no mesmo sentido da planetária, porém, a uma velocidade mais baixa e com uma força maior.

Podemos ilustrar outra situação, travando o suporte das satélites e tendo a anular como engrenagem acionada.

O movimento entra pela planetária, forçando as saté-lites a girar. Desta vez elas não poderão caminhar no interior da anular, pois seu suporte está travado. Em conseqüência disso, a própria anular passa a girar, trans-mitindo o movimento.

Anular Travada

Torque deSaída

Torque de EntradaTorque de Saída

Torque de Entrada

Suporte Travado


Capítulo 10

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Anotações:

Mecânica Básica

10.39 Diferencial Quando o veículo faz uma curva, a roda do lado externo da curva percorre um trajeto maior que a do lado interno, como podemos ver na figura ao lado:

Se as rodas fossem ligadas através de um eixo rígido, seria ne-cessário que uma delas patinasse, para compensar a diferença de trajeto. Sendo assim existe um sistema chamado diferencial, que liga as duas semi-árvores (ponta de eixo), permitindo uma diferença de rotação entre as rodas durante o movimento. Para possibilitar esta diferença de velocidade entre os eixos, o diferencial possui em seu interior os seguintes componentes:

Quando as duas rodas estão na mesma velocidade (Veículo andando em linha reta), o conjun-to diferencial funciona como se fosse uma peça única. As semi-árvores recebem exatamente a mesma velocidade. É como se os dentes das engrenagens satélites estivessem “colados” aos dentes das planetárias.

Planetária

Cruzetacom Satélites

Planetária

Cruzetacom Satélites

PlanetáriaCoroa e Pinhão


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

O conjunto todo gira, mas as satélites não têm rotação em relação à cruzeta, ou seja, estão paradas.

Caso uma das rodas apresente maior resistência ao movimento que outra, como no caso de curvas, as satélites são forçadas a girar em relação ao seu eixo, permitindo que uma roda gire mais que outra. Este é o efeito diferencial.

10.40 Sistema de FreioO sistema de freio de um caminhão é composto basicamente por três sistemas, o freio de serviço, o freio de estacionamento e o freio motor. Os dois sistemas são acionados pelo ar comprimido, por isso tem-se a necessidade de um compressor de ar. A seguir estudaremos o funcionamento do sistema de freios.


Capítulo 10

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Anotações:

Mecânica Básica

10.41 Compressor de Ar O compressor de ar é o componente responsável pela pressu-rização do ar que irá acionar os sistemas de freios. Compressor possui um pistão que funciona de forma semelhante ao motor de combustão interna, ou seja, possui um pistão que ao descer succiona o ar do meio ambiente, através de uma válvula de ad-missão, ao subir a válvula de admissão fecha e o ar que está no interior do compressor é forçado a seguir até os reservatórios de armazenamento de ar, onde ficam armazenados, sob pressão, para posteriormente acionar o sistema de freios e outros sistemas do caminhão que também necessitam de ar comprimido.

10.42 Freio de Serviço O freio de serviço, como o próprio nome diz, é utilizado durante o período em que o cami-nhão está em movimento, ou seja, está realizando seu serviço. Este sistema é utilizado para diminuir a velocidade do veículo ou pará-lo, atuando diretamente nas rodas do caminhão. Este freio é acionado através do pedal de freio, e é composto por vários componentes, como ve-remos a seguir :

CUICAS DE FREIO As cuícas são os componentes que recebem o ar comprimido e aciona o sistema de freio de serviço. As cuícas possuem em seu interior um diafragma, que ao receber o ar comprimido atua sobre uma haste que se desloca para acionar os freios, como podemos ver na figura ao lado.

TAMBOR DE FREIO É no tambor de freios que as rodas do veiculo são fixadas, e é no tam-bor também, que os freios atuam por meio do atrito entre as lonas de freios e o tambor.

Posição de Repouso

Posição de Frenagem

Haste

diafragma


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

LONAS DE FREIOS As lonas são os componentes que são pressionados contra o tambor de freio, são componentes que apresentam um alto coeficiente de atrito.

CATRACA DE ACIONAMENTO A catraca é o componente que liga a haste da cuíca ao eixo do “S”, que por sua vez atua sobre as sapa-tas de freio, pressionando as lonas de freio contra o tambor de freio. É nas catracas que a regulagem do sistema de freios é regulado.

FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE FREIOS DE SERVIÇO: Ao acionar o pedal de freio, o ar é enviado até as cuícas, que devido ao aumento da pressão interna desloca sua haste. Na extremidade da haste está ligada a catraca que atua sobre o eixo do “S”. Neste momento o eixo do “S” começa a girar, e como sua extremidade é em forma de “S”, faz com que as sapatas “ABRAM”, pressionando as lonas de freio nas paredes do tambor de freios, causando um grande atrito, que faz com que o veículo pare.

A figura ao lado ilustra como o freio é acionado.

Catraca

Eixo do “S”

Haste

CuicaLonas

Sapatas


Capítulo 10

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Anotações:

Mecânica Básica

10.43 Freio de Estacionamento (Freio Estacionário) Este sistema de freio é utilizado para manter o caminhão na posição de repouso. O freio es-tacionário funciona de forma semelhante ao freio de serviço, mas é acionado através de uma alavanca no painel de instrumentos, e as cuícas que acionam o sistema necessitam ser duplas. Ao acionar a alavanca o fluxo de ar que vai para as cuícas é cortado, neste momento o ar que estava no interior da cuíca é liberado, permitindo que uma mola atue sobre a haste do sistema de freio, mantendo o caminhão freado até que a alavanca seja acionada novamente, permitin-do que o ar encha a cuíca e libere os freios.

10.44 Freio MotorEste sistema também é conhecido como sistema de freio auxiliar, pois sua principal função é auxi-liar e preservar os freios de serviços frios para ter um melhor rendimento na hora de acioná-lo.

O freio motor não atua nas rodas, mas sim no motor. No momento em que o freio motor é acionado, uma válvula borboleta fecha o escapamento, impedindo a saída dos gases queima-dos pelo cano de descarga. Neste momento a pressão no interior do cilindro sobe e tende a segurar o pistão durante a sua subida, e conseqüentemente tende a diminuir a velocidade do motor.

Posiçãode Frenagem

Posiçãode Repouso


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Capítulo 10

Anotações:

Mecânica Básica

Anotações:


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