Guia Essencial: Função e Construção do Virabrequim

O virabrequim (crankshaft) é um eixo rotativo que converte o movimento alternado do pistão em movimento rotacional. É comumente usado em motores de combustão interna para essa operação. Virabrequins consistem em série de manivelas e pinos de manivela aos quais as bielas são conectadas.

Um virabrequim com pelo menos um eixo gira dentro do bloco do motor. Gira apoiado nos mancais principais. Os pinos de manivela giram dentro das bielas usando mancais de biela.

Como os Virabrequins São Fabricados

Virabrequins são geralmente feitos de metal como ferro fundido. Metal fundido é vertido em molde durante o processo (fundição).

Virabrequins modernos são feitos de aço forjado, usados em alguns motores de alta performance. São feitos aquecendo um bloco de aço até ficar vermelho brilhante. Em seguida, é conformado sob pressão extremamente alta.

Virabrequins são forjados para resistir ao desgaste e à tensão do movimento rotativo. Aços ligados com tratamento térmico ou aços nitretados são utilizados. Os mancais do virabrequim também são endurecidos superficialmente.

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Funções

As funções do virabrequim são proporcionar acionamento mais suave a motores de múltiplos cilindros. O movimento linear dos pistões é transformado em movimento rotacional.

Na combustão da mistura ar-combustível, potência é produzida. Esta potência é transformada em movimento rotativo do virabrequim. O movimento linear dos pistões é convertido via biela em torque. É então transmitido ao volante do motor.

O eixo do virabrequim possui furos que alimentam o motor com óleo. Este óleo suaviza o movimento. Os contrapesos auxiliam no balanceamento da estrutura e no peso da biela.

Virabrequins também funcionam como elementos de suporte de carga, pois suportam cargas durante o processo. Uma das cargas é a tensão severa de flexão e torção.

Como o movimento rotativo do virabrequim é constantemente acelerado e desacelerado, cargas adicionais de vibração torsional são adicionadas. Mancais também experimentam alto grau de desgaste.

Componentes e Design do Virabrequim

As partes componentes do virabrequim incluem:

• Mancais Principais (Main Journals)
• Pinos de Manivela (Crank Pins)
• Braços de Manivela (Crank Webs)
• Contrapesos

Mancais principais suportam os mancais de apoio e definem o eixo de rotação do eixo.

Pinos de manivela permitem a fixação da biela.

Braços de manivela conectam os pinos de manivela aos mancais principais.

Contrapesos proporcionam balanceamento e são montados nos braços.

O design de um virabrequim baseia-se na ordem de ignição do motor e no número de cilindros. Também é determinado pelo design do motor, número de mancais do virabrequim e curso do pistão.

Lubrificação do Virabrequim

A lubrificação desempenha papel importante na eficiência do motor, pois seu mecanismo envolve atrito entre duas peças metálicas. Para evitar desgaste desnecessário no virabrequim, tanto os mancais principais quanto os de biela deslizam sobre uma película de óleo. Esta película assenta sobre a superfície do mancal.

O óleo é suprido ao mancal principal através das galerias de óleo do bloco do motor. Leva a cada assento do virabrequim, e o furo correspondente na carcaça do mancal coleta o óleo para o mancal.

Como o Virabrequim Funciona

O funcionamento do virabrequim é interessante e fácil de entender. Existe uma distância entre o centro do mancal principal e o centro do pino de manivela. Esta distância é conhecida como raio de manivela ou lançamento da manivela. Sua medida determina o curso do pistão à medida que o virabrequim gira.

A distância do topo ao fundo é conhecida como curso. O curso do pistão é o dobro do raio da manivela.

A extremidade traseira do virabrequim estende-se para fora do carter e é apoiada por uma flange do volante. Esta flange é uma peça usinada com precisão, parafusada ao volante. Sua massa pesada permite pulsação suave dos pistões disparando em tempos diferentes.

A rotação do volante transmite-se através do volante e transmissão e transmissão final às rodas. Virabrequins são aparafusados à engrenagem de anel em transmissão automática. Carregam o conversor de torque e o transmitem à transmissão automática.

Para melhor compreensão, assista ao vídeo sobre como funciona o virabrequim:

Falhas Comuns do Virabrequim

Problemas no virabrequim são raros, apenas se o motor operar em condições extremas. O componente é confiável e robusto, mas algumas falhas comuns incluem:

Mancais desgastados: causados por pressão de óleo insuficiente. Os mancais do virabrequim entram em contato com as superfícies dos mancais. Isso aumenta gradualmente a folga e piora a pressão do óleo.

Mancais desgastados podem causar sérios problemas ao motor se não forem tratados. Levam à destruição dos mancais e causam enormes danos ao motor.

Fadiga: ocorre quando forças constantes no virabrequim levam a fraturas. Este problema geralmente ocorre no filete onde os mancais e o braço se unem.

Um raio suave no filete é crítico para evitar pontos fracos que levam a trincas de fadiga. Trincas podem ser inspecionadas no virabrequim usando magnaflux (partículas magnéticas).

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Espero que você tenha aprendido muito com este artigo. Contém funções, tipos, problemas, partes e princípio de funcionamento do virabrequim. Comente, compartilhe e recomende este site a outros estudantes técnicos. Obrigado!