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Virabrequim

Virabrequim

O virabrequim é um componente de máquinas térmicas e motores alternativos em geral. O virabrequim é o eixo de transmissão de energia que atua como uma manivela para o conjunto manivela. Sua função é transformar movimentos alternativos em movimentos rotacionais (motores de explosão, por exemplo) ou vice-versa (prensas mecânicas excêntricas).

Nos motores térmicos, a cambota reúne as forças originadas durante a explosão e converte, por meio da biela, o movimento linear alternativo do pistão em movimento rotativo. Ele transmite o movimento e a força motriz para os elementos de transmissão que estão acoplados a ele. É submetido a tensões de torção e flexão e possui uma estrutura forte e muito resistente.

Os virabrequins consistem em suportes, geralmente cinco para um motor em linha de quatro cilindros, que são anexados à bancada de blocos. Eles também carregam cotovelos chamados tocos onde as bielas estão presas. Na extensão de cada cotovelo estão os contrapesos, que servem para equilibrar a cambota. O pinhão de distribuição é montado em uma extremidade do eixo de manivela e, por outro, no volante do motor.

Motores térmicos são exemplos de motores que usam um eixo de manivela para transformar movimentos alternativos em movimentos rotacionais. As prensas mecânicas excêntricas, por outro lado, são exemplos de mecanismos que os virabrequins usam para transformar movimentos rotacionais em movimentos alternativos.

Operação do virabrequim

O virabrequim possui um cotovelo para cada biela da máquina ou motor. O cotovelo recebe a biela no coto, que gira deslocada em torno do eixo de rotação da cambota. O coto que constitui o eixo de rotação do eixo de manivela é o pescoço ou o apoio do leito. O braço é a parte da cambota que une o toco e o pescoço. Geralmente, há um braço de cada lado do toco e um pescoço para cada braço. Ainda existem cambotas de compressor que possuem apenas um pescoço, um braço e o tronco, e cambotas de motores leves de dois, quatro ou seis cilindros que têm os cepos agrupados dois a dois, com um único braço intermediário e sem pescoço entre dois tocos consecutivos.

Para compensar os efeitos de desequilíbrio produzidos pela rotação descentralizada do tronco e da biela, contrapesos opostos ao tronco são instalados no braço. Esses pesos podem ser da mesma peça que o eixo de manivela ou podem ser pressionados firmemente nos braços. Nos virabrequins com mais de um cotovelo, os cotovelos são dispostos de tal maneira que as massas descentralizadas de um cotovelo são compensadas com as massas descentralizadas de outro, a fim de obter um equilíbrio possível.

Esse arranjo dos cotovelos determina a posição dos cilindros, a sucessão das explosões e todo o conjunto de distribuição. Os virabrequins são obtidos forjando e usinando outras peças de uma única peça a partir de pescoços, braços e tocos separados sob pressão, para acoplamento a quente. Dessa maneira, é permitida a montagem de rolamentos de esferas ou de rolos no tronco. A mesma técnica é aplicada em virabrequins muito grandes, de motores marítimos, por exemplo, para evitar a dificuldade de obter forjados ou peças fundidas muito pesadas.

O virabrequim é a parte do motor que deve suportar os maiores esforços de fadiga e desgaste. Nos motores de aviação, ou nos motores em que as condições de peso, segurança e carga são muito severas, os tratamentos térmicos e o endurecimento superficial de nitretação, endurecimento por chama ou endurecimento por indução são generalizados.

Material de fabricação e tecnologia para peças de virabrequim

Os materiais e a tecnologia de fabricação geralmente estão intimamente ligados. No caso da fabricação de virabrequins, os eixos de aço (para obter a maior resistência e resistência) são obtidos por forjamento e fundição.

Cambotas de aço

Os virabrequins são feitos de carbono, cromo-manganês, cromo-níquel-molibdênio e outros aços, além de ferro fundido especial de alta resistência. A vantagem dos eixos de aço é a maior resistência, a possibilidade de obter uma alta dureza dos pescoços por nitretação; os eixos de ferro fundido são mais baratos.

A escolha do aço é determinada pela dureza da superfície dos pescoços a serem obtidos. A dureza de aproximadamente 60 HRC (necessária para o uso de rolamentos de rolos) pode ser obtida, via de regra, apenas por tratamento químico-térmico (cimentação, nitretação, cianetação). Para esses fins, como regra, aços de baixo carbono de cromo-níquel ou cromo-níquel-molibdênio são adequados e, para eixos de tamanho médio e grande, é necessária mais liga com molibdênio caro. Enquanto mantém a viscosidade do núcleo, é possível obter menos dureza para uma operação confiável dos mancais deslizantes, desligando a HDTV, como o carbono médio Leu e o ferro fundido cinza.

As chaves de eixo de manivela de aço de tamanho médio na produção em larga escala e em massa são fabricadas forjando moldes fechados em martelos ou prensas, enquanto o processo de tarugos passa por várias operações. Após o forjamento preliminar e final do eixo de manivela nos moldes, o piscar é aparado na prensa de borda e endireitado no selo sob o martelo.

Devido aos altos requisitos de resistência mecânica do eixo, a localização das fibras do material ao receber a peça de trabalho é de grande importância para evitar cortá-las durante a usinagem subsequente. Para isso, são utilizados vedantes com correntes especiais de flexão. Após a estampagem antes da usinagem, os espaços em branco do eixo são submetidos a tratamento térmico (normalização) e depois descalcificados por decapagem ou jateamento.

Os virabrequins grandes, como os virabrequins de navios, bem como os virabrequins do motor com cárter de túnel, são dobráveis ​​e parafusados. Os virabrequins podem ser instalados não apenas em rolamentos deslizantes, mas também em rolos (biela e haste principal), esfera (principal em motores de baixa potência). Nesses casos, maiores exigências são impostas à precisão e à dureza da fabricação. Esses eixos são sempre feitos de aço.

Cambotas de ferro fundido

Os virabrequins fundidos geralmente são feitos de ferro dúctil modificado com magnésio. Comparados aos eixos "estampados" obtidos por fundição de precisão (nos moldes da carcaça), os eixos têm várias vantagens, incluindo uma alta taxa de utilização de metal e um bom amortecimento de vibração torcional, o que geralmente permite abandonar o Amortecedor externo na ponta do eixo dianteiro. Nos lingotes de fundição, várias cavidades internas também podem ser obtidas durante a fundição.

A tolerância para usinar os pescoços dos eixos de ferro fundido não é superior a 2,5 mm por lado, com desvios de acordo com as classes de precisão 5-7. Menos flutuação de estoque e menos desequilíbrio inicial afetam favoravelmente a operação da ferramenta e do "equipamento", especialmente na produção automatizada.

Tipo de virabrequins

O virabrequim pode ser de dois tipos:

  • Compostas / separáveis, essas árvores são separáveis, no sentido de que o pino que abriga a cabeça da biela pode deslizar, a fim de acomodar a biela com a cabeça em uma peça e seu suporte, para Porém, para melhorar a confiabilidade dos meios e reduzir as dispersões de fricção, é muito difícil obter esse tipo de construção, dados os inúmeros fatores que devem ser respeitados para não cair em vibrações; Portanto, seu uso em veículos civis geralmente é vinculado pelo motor com dois cilindros ao máximo.
  • Monolíticas, essas árvores estão entre as mais utilizadas, pois permitirão uma menor atenção do conjunto e podem ter um peso menor que os modelos separáveis, dados pelo fato de serem compostos por um único elemento.

Além disso, dependendo das características do motor, pode ser simples quando um único eixo do motor é usado para o motor, múltiplo, quando houver necessidade de mais árvores, mais árvores também podem ser necessárias por cilindro do motor, como no caso de motores dos virabrequins opostos ou do pistão DUA, onde eles têm dois eixos girando na direção oposta pelo pistão para minimizar as forças laterais do pistão.

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Última revisão: 27 de fevereiro de 2020