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AUTOMOTIVA Sistemas mecânicos de veículos leves Sistem as m ecânicos de veículos leves 9 788583 934028 ISBN 978-85-8393-402-8 Esta publicação integra uma série da SENAI-SP Editora especialmente criada para apoiar os cursos do SENAI-SP. O mercado de trabalho em permanente mudança exige que o profissional se atualize continuamente ou, em muitos casos, busque qualificações. É para esse profissional, sintonizado com a evolução tecnológica e com as inovações nos processos produtivos, que o SENAI-SP oferece muitas opções em cursos, em diferentes níveis, nas diversas áreas tecnológicas. Sistemas mecânicos de veículos leves Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Sistemas mecânicos de veículos leves / SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. – São Paulo: SENAI-SP Editora, 2020. 136 p.: il. Inclui referências ISBN 978-85-8393-402-8 1. Automóveis – Mecânica 2. Mecânica aplicada 3. Automóveis – Funcionamento I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial II. Título. CDD 629.287 Índice para o catálogo sistemático: Automóveis – Mecânica 629.287 SENAI-SP Editora Avenida Paulista, 1313, 4o andar, 01311 923, São Paulo – SP F. 11 3146.7308 | editora@sesisenaisp.org.br | www.senaispeditora.com.br AUTOMOTIVA Sistemas mecânicos de veículos leves Departamento Regional de São Paulo Presidente Paulo Skaf Diretor Regional Ricardo Figueiredo Terra Diretor Superintendente Corporativo Igor Barenboim Gerência de Assistência à Empresa e à Comunidade Celso Taborda Kopp Gerência de Inovação e de Tecnologia Osvaldo Lahoz Maia Gerência de Educação Clecios Vinícius Batista e Silva Material didático utilizado nos cursos do SENAI-SP. Colaboração Alexandre Santos Muller Antônio Luiz Geovani Glaudinei Menegatti dos Santos Ilo da Silva Moreira Rodrigo Dornelo de Oliveira Ulisses Miguel Revisão técnica Antônio Cirilo de Souza Gerson Félix Fraga Junior Rodrigo Dornelo de Oliveira Sergio Atílio Grigio Ilustrações Acervo do SENAI-SP Apresentação Com a permanente transformação dos processos produtivos e das formas de or- ganização do trabalho, as demandas por educação profissional multiplicam-se e, sobretudo, diversificam-se. Em sintonia com essa realidade, o SENAI-SP valoriza a educação profissional para o primeiro emprego dirigida a jovens. Privilegia também a qualificação de adultos que buscam um diferencial de qualidade para progredir no mercado de trabalho. E incorpora firmemente o conceito de “educação ao longo de toda a vida”, ofere- cendo modalidades de formação continuada para profissionais já atuantes. Dessa forma, atende às prioridades estratégicas da indústria e às prioridades sociais do mercado de trabalho. A instituição trabalha com cursos de longa duração, como os cursos de Aprendi- zagem Industrial, os cursos Técnicos e os cursos Superiores de Tecnologia. Ofe- rece também cursos de Formação Inicial e Continuada, com duração variada nas modalidades de Iniciação Profissional, Qualificação Profissional, Especialização Profissional, Aperfeiçoamento Profissional e Pós-Graduação. Com satisfação, apresentamos ao leitor esta publicação, que integra uma série da SENAI-SP Editora especialmente criada para apoiar os alunos das diversas modalidades. Sumário 1. História do automóvel 9 Veículos leves 9 Modelos de veículos 10 2. Sistemas dos veículos leves 16 Sistema de suspensão 16 Componentes 19 3. Sistema de direção 55 Funcionamento 56 4. Sistema de freios 59 Funcionamento dos freios 60 Componentes básicos 62 Substituição de itens dos componentes 64 Freios de estacionamento 66 5. Sistemas elétricos automotivos 67 Condutores 67 Relé universal 68 Interruptor ou chave 70 Fusíveis 71 Sistema de carga e partida 72 6. Sistema de alimentação 78 Função 78 Partes componentes 78 7. Sistema de ignição 86 Tipos de sistema de ignição 86 Componentes 88 8. Sistema de arrefecimento 95 Tipos de sistemas de arrefecimento 95 9. Sistema de lubrificação 99 Atrito 99 Tipos de lubrificantes 101 Função do sistema de lubrificação 102 Componentes do sistema de lubrificação 102 Funcionamento do sistema de lubrificação 109 10. Motor de combustão interna (veículos leves) 110 Tipos de motores 110 Componentes do motor 112 Cilindrada 117 Princípio de funcionamento 118 11. Sistema de transmissão 123 Caixa de mudanças 123 Componentes e funcionamento da embreagem 123 Diferencial e sistemas de tração 128 Referências 133 1. História do automóvel Veículos leves Modelos de veículos Veículos leves O homem sempre sentiu necessidade de transportar seus pertences. O boi e o cavalo foram, segundo alguns historiadores, os primeiros animais a servirem ao homem, mas sua bagagem foi se tornando cada vez mais volumosa até os animais não poderem mais transportá-la. O homem pôs-se a campo e começou a aproveitar o que existia a seu redor. Para resistir às intempéries e não morrer de fome, construiu abrigos, vestiu-se, tra- balhou a terra e alimentou-se. A máquina a vapor definiu os rumos da civilização industrial. O primeiro veículo autopropulsionado foi inventado pelo engenheiro francês Nicolas Joseph Cugnot, que adaptou uma caldeira a vapor a uma carreta de artilharia. Figura 1 – Máquina a vapor. 10 HISTÓRIA DO AUTOMÓVEL A partir do século XIX, o petróleo revelou-se uma das maiores conquistas do campo da energia, dando vigoroso impulso ao progresso. No final desse mesmo século, surgiu o primeiro veículo com motor a gasolina: o Benz Patent-Motorwagen, construído pelo alemão Karl Benz. Esse modelo possuía um pequeno motor propulsor de 954 cm³. Tinha 116 mm de diâmetro por 160 mm de curso. A potência era praticamente simbólica: 0,9 cv a 400 rpm. Só dava certo porque se tratava de um veículo experimental no contexto de uma época muito diferente e porque ele pesava apenas 265 kg. Com isso, o Patent- -Motorwagen atingia 16 km/h. Figura 2 – O Benz Patent-Motorwagen. Modelos de veículos Existem vários modelos de veículos no mercado atual, cada um com suas carac- terísticas para satisfazer aos mais exigentes consumidores. São apresentados, a seguir, alguns desses modelos. Veículo Sedan É um automóvel de três volumes com compartimento de bagagens fora do habitáculo. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 11 Figura 3 – Veículo Sedan. Veículo Hatchback Os veículos Hatchback têm o porta-malas integrado ao habitáculo, bancos trasei- ros rebatíveis e janela traseira englobando a tampa do porta-malas. Lateralmente, chama atenção sua traseira, que tem acabamento em corte abrupto com apenas dois volumes. Figura 4 – Veículo Hatchback. Veículo Station Wagons ou “peruas” Os veículos Station Wagons (SW), ou “peruas”, são automóveis cujo habitáculo se estende sobre o porta-malas com visual de um Hatchback alongado. Têm grande espaço para bagagem. 12 HISTÓRIA DO AUTOMÓVEL Figura 5 – Veículo Station Wagon. Veículos picapes As picapes possuem uma caçamba para carregar pequenas cargas atrás do habi- táculo dos passageiros. Quando são derivadas de um modelo de passeio, geral- mente têm o tamanho da versão SW. Figura 6 – Veículo picape. Veículos furgão São usados para transporte de cargas. O formato externo do veículo permane- ce basicamente o mesmo. A diferença consiste apenas nos vidros laterais, que são eliminados completamente (ou algumas vezes apenas pintados na cor do veículo). SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 13 Figura 7 – Veículo furgão. Veículos fora de estrada São veículos feitos para resistir a intempéries e a viagens em estradas ou terrenos ruins, com 4×4 e motores potentes. São muito apreciados por sua resistência e capacidade para enfrentar terrenos ruins e acidentados. Por isso são muito usa- dos em ralis e competições off-road. Figura 8 – Veículo fora de estrada. 14 HISTÓRIA DO AUTOMÓVEL Veículos Crossovers Estão se tornando muito comuns no mercado brasileiro. Seu modelo apresenta pequenas alterações dooff-road, como suspensão elevada, pneus mistos e para- -lamas reforçados. Basicamente, o modelo se assemelha ao de qualquer carro ur- bano com características (funcionais ou decorativas) de veículos fora de estrada. Figura 9 – Veículo Crossover. Veículos vans As vans foram projetadas para transportar o maior número de pessoas, além de cargas. Têm uma plataforma que os caracteriza como um automóvel médio, não ônibus. Figura 10 – Veículo van. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 15 Veículos Coupé São veículos esportivos três volumes. São encontrados modelos com duas ou quatro portas e dois ou mais assentos. Figura 11 – Veículo Coupé. 2. Sistemas dos veículos leves Sistema de suspensão Componentes Os veículos leves são compostos de vários sistemas e subsistemas. Entre eles, destacamos: • sistema de suspensão; • sistema de direção; • sistema de freios; • sistemas elétricos automotivos; • sistema de alimentação; • sistema de ignição; • sistema de arrefecimento; • motor de combustão interna; • sistema de lubrificação; • sistema de transmissão. Sistema de suspensão O sistema de suspensão compõe-se basicamente de barras estabilizadoras, amor- tecedores, molas e pelo conjunto pneu/roda, e tem por finalidade: • tornar o veículo confortável e estável; • permitir boa dirigibilidade; • garantir seu desempenho nos padrões de segurança recomendados. Pequenas irregularidades das vias de rodagem são absorvidas pelo conjunto pneu/ roda. Quando essas irregularidades se tornam maiores, são absorvidas pelo siste- ma de molas, que tem importância fundamental na suspensão. Os amortecedores entram em ação para reduzir o número e a amplitude das oscilações das molas. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 17 Tipos de suspensão Existem basicamente três tipos de suspensão: dependente, independente e semi-independente. Suspensão dependente Há dois tipos de suspensão dependente: com feixe de mola e com mola helicoidal. Nesse tipo de suspensão, os impactos sofridos de um lado da suspensão são transmitidos através do tubo rígido para o outro lado, deixando o veículo um pouco desconfortável. Figura 1 – Suspensão dependente. Figura 2 – Suspensão dependente. eixo rígido feixe de molas diferencial 18 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Suspensão independente Na suspensão independente, um lado não depende do outro na hora das oscila- ções, garantindo conforto e segurança ao condutor. Figura 3 – Suspensão independente. Suspensão semi-independente É o tipo de suspensão mais utilizado na parte traseira dos veículos, por sua cons- trução simples e robustez. Nesse caso, salienta-se a suspensão perfil “V”. Figura 4 – Suspensão semi-independente. amortecedores molas braço de suspensão braço de suspensão travessa da suspensão SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 19 Componentes Listamos alguns componentes da suspensão: • barra estabilizadora; • amortecedores; • pneus; • molas. Barra estabilizadora A barra estabilizadora é uma barra de seção circular feita com aço-liga de manga- nês para que possa sofrer torções sem se deformar. É geralmente instalada através de coxins de borracha, na suspensão dianteira, podendo também ser instalada na suspensão traseira. Tem a função de diminuir a inclinação da carroçaria nas curvas e irregularidades do piso. Figura 5 – Suspensão semi-independente. Amortecedores Os amortecedores têm como função controlar as oscilações das molas, melho- rando o conforto e as características de aderência do pneu ao solo, ganhando assim mais estabilidade. barra estabilizadora 20 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 6 – Amortecedor e mola. Os tipos de amortecedores são: • Amortecedor hidráulico de ação simples O amortecedor hidráulico utiliza óleo para absorver as oscilações das molas e é composto por dois cilindros, um externo e outro interno. Entre esses cilindros se forma a câmara-reservatório que armazena o óleo do amortecedor. O cilindro interno recebe o nome de câmara de serviço, que é dividida por um êmbolo móvel, ligado por sua vez ao sistema de fixação do amortecedor. Nesse êmbolo estão as válvulas do amortecedor. Figura 7 – Amortecedor. mola helicoidal amortecedor suporte superior haste do pistão cilindro reserva tubo de pressão válvula base suporte inferior ciclo de compressão ciclo de extensão óleo SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 21 • Amortecedor de ação dupla O funcionamento do amortecedor de ação dupla é parecido com o de ação sim- ples. A única diferença ocorre quando o amortecedor de ação dupla está sendo comprimido, pois ele oferece uma pequena restrição na passagem do óleo hi- dráulico. Para isso, a haste móvel possui mais uma válvula, garantindo, assim, mais estabilidade. • Amortecedor a gás O amortecedor, por sua grande frequência de trabalho, ocasiona o aumento da temperatura, diminuindo a viscosidade do fluido; com isso, sua eficiência fica comprometida. Por esse motivo, foi criado o amortecedor a gás. Ele trabalha tanto com gás de nitrogênio como com fluido. Esse gás está alojado no final da câmara “B”, entre o batente, eliminando a aeração existente quando o amortecedor é exigido ao máximo. • Amortecedor estrutural e cartucho O amortecedor estrutural e o cartucho não se limitam apenas a controlar as oscilações das molas, mas são a própria coluna da suspensão do veículo. São muito utilizados nos veículos modernos, pois se tornam muito mais viáveis economicamente e facilitam a manutenção, dispensando o uso de uma torre de alojamento do amortecedor. Figura 8 – Amortecedor estrutural. amortecedor estrutural 22 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Cartuchos são amortecedores telescópicos que precisam de um alojamento (torre da suspensão) para que possam trabalhar no veículo. Figura 9 – Cartucho e torre do amortecedor. Pneus Os veículos movem-se sobre pneus inflados com ar comprimido ou nitrogênio. São os únicos componentes da suspensão que estão em contato direto com a pista. Figura 10 – Pneu. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 23 As principais funções do pneu são: • suportar o peso total do veículo; • transmitir as forças da direção e frenagem à pista, controlando a partida, aceleração, desaceleração, paradas e curvas; • atenuar o impacto causado pelas pequenas irregularidades da pista. Os pneus são descritos na Figura 11. Figura 11 – Estrutura do pneu. Tipos de pneus • Pneu com câmara (Tube Type) O pneu com câmara possui internamente um tubo de borracha que retém o ar ou o nitrogênio pressurizado. Possui também uma válvula de ar, projetada para fora através de um orifício no aro da roda. Se for furado, o pneu com câmara se esvazia rapidamente. banda de rolagem flanco carcaça talão 24 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 12 – Pneu com câmara. Figura 13 – Câmara de ar e bico de enchimento. • Pneu sem câmara (Tubeless) O pneu sem câmara não possui tubo interno. O ar ou nitrogênio é mantido pressurizado através de um forro interno construído com formulação especial de borracha espessa com alta eficiência de vedação chamada liner. A válvula de ar é fixada diretamente no aro da roda. Câmara de ar Bico de enchimento aro da roda válvula de ar revestimento interno SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 25 Figura 14 – Pneu sem câmara. A vantagem do pneu sem câmara em relação ao pneu com câmara é que, se um prego ou outro objeto pontiagudo penetrar no pneu, o vazamento de ar no pneu sem câmara será mais lento, por conta do efeito de autovedação do revestimento interno. Se o furo ocorrer com o veículo em movimento, geralmente não haverá uma queda repentina de pressão suficiente para que o motorista perca o controle do veículo. Figura 15 – Furo no pneu. aro da roda válvula de ar câmara de ar Pneu sem câmara Pneu com câmara 26 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Características construtivas As características construtivas dos pneus diagonal (convencional) e radial são: • Pneu diagonal ou convencional O pneu diagonal tem como característica construtivasua carcaça feita em cama- das alternadas de fibras unidas e dispostas em ângulo de 30º a 40º em relação à linha central da circunferência do pneu. Essa disposição suporta a carga aplicada ao longo da circunferência e transver- salmente ao diâmetro. Entretanto, quando o pneu está sujeito à carga vertical da pista, as fibras tendem a se deformar. Figura 16 – Características construtivas. • Pneu radial A carcaça do pneu radial consiste em camadas de fibras unidas com borracha e dispostas perpendicularmente à circunferência do pneu. Essa construção oferece grande flexibilidade aos pneus na direção radial. carcaça de pneu convencional ou diagonal inclinação das fibras de 30º a 40º em relação à linha central SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 27 Figura 17 – Pneu radial. Entretanto, somente essa carcaça não é capaz de suportar a carga total aplicada ao longo da circunferência do pneu, por isso o pneu radial possui cintas de fibras têxteis resistentes ou fios de aço unidos com borracha que firmam a carcaça, au- mentando a rigidez da banda e rodagem. Nesse caso, o desempenho nas curvas e nas altas velocidades é bom e as ondulações da pista são menos absorvidas do que nos outros pneus, não prejudicando o conforto dos passageiros. Figura 18 – Cintas do pneu radial. carcaça de pneu radial cintas de fibra têxtil com fios de aço 28 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Especificação dos pneus A parede lateral do pneu apresenta gravações de codificações das quais as prin- cipais são as descritas na Figura 19. 82 capacidade de carga por pneu = 745 kg. Índice de velocidade máxima em km/h Índice de carga com montagem simples/dupla Diâmetro do aro em polegadas Tipo do pneu R = Radial Porcentagem da banda de rolagem referente à altura Largura do pneu em milímetro DOT XXXX XXXX XXXX 1312 Data de fabricação Ex.: 13 semanas de 2012 Tubeless - Sem câmara TWI - Indicador de desgaste Outside - Lado de fora - Indica sentido de giro do pneu 175 / 65 R 14 82 T Figura 19 – Especificações dos pneus radiais. Figura 20 – Especificações dos pneus radiais. largura do pneu altura do pneu diâmetro do aro da roda SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 29 Tabela de índice de carga O índice de carga de um pneu é um código numérico que corresponde à carga máxima de peso que ele pode suportar sob sua máxima pressão de calibragem. Para saber o índice de carga de um pneu, basta consultar o código que vem logo após a medida do pneu (por exemplo, 175/65R 14 82 T) e consultar na tabela de índice de carga (Tabela 1) a capacidade em quilos (kg) correspondente. Tabela 1 – Tabela de índice de carga Índice 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Carga por pneu (kg) 195 200 206 212 218 224 230 236 243 250 Índice 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Carga por pneu (kg) 257 265 272 280 290 300 307 315 325 335 Índice 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 Carga por pneu (kg) 345 355 365 375 387 400 412 425 437 450 Índice 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 Carga por pneu (kg) 462 475 487 500 515 530 545 560 580 600 Índice 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Carga por pneu (kg) 615 630 650 670 690 710 730 750 775 800 Tabela de símbolo de velocidade O índice de velocidade é um código alfabético que corresponde à velocidade máxima na qual um pneu pode rodar com o veículo carregado com carga máxi- ma. Para saber o índice de velocidade de um pneu, basta aferir o código que vem logo após o índice de carga (por exemplo, 175/65R 14 82 T) e consultar na Tabela 2 a velocidade correspondente. Quanto maior o índice de velocidade do pneu, melhor será seu desempenho responsivo, mesmo em velocidades mais baixas. 30 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Tabela 2 – Tabela de velocidade máxima dos pneus Símbolo da velocidade B C D E F G J K L M N Velocidade (km/h) 50 60 65 70 80 90 100 110 120 130 140 Símbolo da velocidade P Q R S T U H V W Y ZR Velocidade (km/h) 150 160 170 180 190 200 210 240 270 300 340 Indicador de desgaste da superfície de rolamento O TWI (Tread Wear Indicators), indicador de desgaste da superfície de rolamen- to, é um recurso de segurança que permite mostrar o quanto de superfície da banda de rodagem a ser utilizada resta no pneu. Barras de borracha estreitas são moldadas em uma altura de 1,6 mm (2/32”) na parte inferior das ranhuras da superfície de rolamento. Quando os desgastes da superfície atingem essas barras, o pneu deve ser substituído. Figura 21 – TWI. Quando o pneu tem posição de montagem, devem ser marcados nos flancos quais são o lado interno e externo nos idiomas italiano, inglês, francês e alemão, por exigência de exportação, ou haver uma seta indicando seu sentido de giro. altura dos indicadores de desgaste = 1,6 mm profundidade normal SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 31 Manutenção A manutenção dos pneus envolve a pressão de enchimento e seu rodízio. • Pressão de enchimento dos pneus A pressão de enchimento dos pneus exerce um papel importante em termos de desempenho e segurança absoluta do veículo. Embora sejam fabricados com materiais à prova de vazamento de ar ou nitrogênio, com o tempo os pneus apresentam quantidades mínimas de vazamento gradual. Portanto, a pressão de enchimento dos pneus deve ser inspecionada regularmente e ajustada sempre que estiver diferente da especificação. Figura 22 – Comportamento dos pneus com diferentes pressões. Nunca verifique a pressão com os pneus quentes, pois, com a dilatação das mo- léculas do ar, a pressão inicial vai ser sempre maior, fazendo com que a medição seja incorreta. Outro ponto que devemos ressaltar é que o pneu com a calibração errada não tem um perfeito assentamento no solo e, por isso, o desgaste é evidente. E em muitos casos, à primeira vista, pode parecer que há um problema no sistema de suspensão do veículo. A seguir, veremos como é fácil detectar defeitos por falta de uma calibração correta nos pneus. Pressão correta Baixa pressãoExcesso de pressão 32 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 23 – Tipos de desgastes dos pneus. Na Figura 23, observa-se que a baixa pressão dos pneus faz com que se desgas- tem os ombros externos dos pneus, enquanto o excesso de pressão faz desgastar somente o centro do pneu. Um detalhe que devemos considerar é que o manômetro de calibração dos pneus tem de estar aferido, e os compressores, isentos de umidade, senão a vida útil do pneu pode ser comprometida. • Rodízio de pneus Periodicamente, é muito importante efetuar uma inspeção geral nos pneus, veri- ficando a uniformidade de consumo e se não existem avarias nos flancos ou ban- da de rodagem que exijam reparos nos pneus ou até mesmo sua retirada de uso. A presença de desgastes irregulares ou o surgimento de vibrações são fatores que determinam as necessidades de um novo alinhamento e balanceamento de rodas. Em contrapartida, os pneus montados em um mesmo veículo podem, com o uso, apresentar na banda de rodagem um consumo ligeiramente irregular em razão das condições mecânicas do veículo (suspensão, amortecedores etc.), dis- tribuição das cargas, variações nas curvaturas das estradas, tipo de percurso etc. Essas irregularidades podem ser corrigidas por meio de trocas sistemáticas das posições das rodas do veículo denominadas rodízios. Recomenda-se fazer o rodízio a cada 10.000 km rodados. Desgaste por baixa pressão Desgaste por excesso de pressão SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 33 Figura 24 – Tipos de rodízios de pneus. Os veículos de passeio são normalmente dotados de suspensões mais confortá- veis e, portanto, mais sensíveis a qualquer fenômeno vibracional. Quando esses veículos são equipados com pneus radiais, que são mais rígidos na região da banda de rodagem por causa das cinturas, recomenda-se não inverter o sentido de giro dos pneus por ocasião do rodízio, para evitar eventuais sensações de desconforto até a acomodação do pneu na nova posição. Rodas Roda é um conjunto formado por aro e disco, servindo de elemento interme- diário entre o pneu e o veículo. Portanto,aro é o elemento anelar onde o pneu é montado e disco é o elemento central que permite a fixação da roda ao cubo do veículo. 34 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 25 – Partes da roda. Tipos de roda Os tipos mais comuns de rodas são: • Roda de aço Consiste de aro soldado a um disco estampado em chapa de aço e é um tipo bem adequado para produção em grande quantidade. A maioria dos veículos atualmente utiliza esse tipo de roda em virtude dos altos níveis de durabilidade e qualidade. flange ressalto vão do aro aro da roda borda disco da roda alojamento de fixação da roda SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 35 Figura 26 – Roda de aço. • Roda de liga leve Esse tipo, fundido principalmente em liga leve de alumínio e magnésio, é ampla- mente usado não somente em modelos mais leves, mas também para melhorar a aparência do veículo. Figura 27 – Roda de liga leve. O tamanho da roda está indicado na superfície da própria roda e geralmente inclui largura da roda, formato do flange da roda e seu diâmetro. 36 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 28 – Especificações da roda. Designação das rodas 1 Largura do aro (em polegadas) 2 Formato do flange do aro 3 Diâmetro do aro (em polegadas) 4 Tipo do aro 5,50 1 4½ 1 SDC 4 F 2 J 2 15 3 13 3 × ×– Figura 29 – Nomenclatura da roda. Manutenção A remoção e a instalação do conjunto pneu/roda são feitas da seguinte maneira: • Calce as rodas que vão ficar no piso. Figura 30 – Posição dos calços de roda. largura do aro diâmetro do aro formato do flange do aro SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 37 • Afrouxe as porcas ou parafusos de fixação da roda. • Levante o veículo utilizando o macaco. • Verifique se o macaco está bem posicionado. • Apoie o veículo em cavaletes. • Verifique se os cavaletes estão bem posicionados. • Retire a roda, removendo os elementos de fixação. • Para instalar o pneu, proceda no sentido inverso ao da remoção. • Consulte o manual do fabricante para a correta sequência de aperto dos pa- rafusos/porcas e o torque. Figura 31 – Sequência de aperto dos parafusos de roda. Cubos O cubo de roda é a peça responsável pela rolagem das rodas dos veículos. Pode ser de ferro fundido ou de aço. O cubo pode ser fundido com o tambor de freio, formando uma única peça, ou pode ser fixado a ele por meio de porcas ou parafusos. Neste último caso, é possível separar o cubo do tambor. Figura 32 – Cubo. 4 4 4 1 1 1 2 2 2 3 3 3 5 5 6 cubo 38 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 33 – Tambor e cubo. O cubo das rodas motrizes – rodas que movem o veículo – deve ser capaz de transmitir a tração do eixo para a roda. Por esse motivo, o cubo deve ser fixado através de cone, de chaveta ou de estrias. Figura 34 – Chaveta e cubo. A tampa metálica, chamada protetor da porca do cubo, cobre a ponta do eixo. Sua finalidade é impedir a saída da graxa que lubrifica os rolamentos e proteger os componentes do cubo contra a infiltração de impurezas e choques. Esse protetor é colocado sob interferência mecânica, cobrindo a ponta do eixo. tambor cubo cubo eixo cônico chaveta SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 39 Figura 35 – Tampa metálica (calota). A porca que prende o conjunto ao eixo tem um ajuste que deve atender aos pa- drões especificados pelo fabricante, para que o conjunto tenha um desempenho normal. Ajuste do cubo A porca de ajuste do cubo pode soltar-se com o movimento de rotação da roda. Para impedir que isso ocorra, utiliza-se uma arruela com uma saliência em seu diâmetro interno, que se encaixa na canaleta existente na ponta de eixo. Essa arruela é montada entre o rolamento externo e a porca de ajuste do cubo, não permitindo que o giro da roda interfira com a porca. Figura 36 – Arruela lisa. Observação Existem veículos que utilizam eixos entalhados. Nesse caso, a porca do cubo da roda seria de fixação com travamento, não havendo necessi- dade da arruela. 40 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 37 – Cubo estriado. Para manter o ajuste do cubo, a porca deve ser travada. Os tipos de travamento são: • Travamento com contrapino e porca-castelo – para esse travamento, a ponta de eixo apresenta um orifício. Quando a porca-castelo é apertada, dois dos rebaixos do castelo devem coincidir com esse orifício, formando um canal por onde o contrapino deve passar. Figura 38 – Travamento com contrapino e porca-castelo. Depois de colocar o contrapino no canal, dobram-se suas pontas, uma em sen- tido contrário ao da outra. Isso evita que ele saia do canal quando a roda girar. contrapino porca-castelo SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 41 • Travamento por amassamento da porca – esse travamento é feito com ferra- menta adequada, como se observa na Figura 39. Figura 39 – Travamento por amassamento da porca. Depois de apertada, a porca é travada com seu próprio material, que é prensado para o interior de uma canaleta existente na ponta do eixo. Figura 40 – Forma como a porca fica depois de travada. • Travamento com porca e parafuso Allen – nesse travamento, a ponta de eixo não tem orifício nem canaleta, mas a porca tem um corte, que sai de uma de suas faces externas e atravessa a parte roscada. canaleta parte côncava ponta de eixo 42 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 41 – Travamento com porca e parafuso Allen. Um parafuso tipo Allen atravessa perpendicularmente essa abertura, diminuin- do-a ao ser apertado. Dessa forma, a porca, que já estava apertada, fica travada na rosca da ponta de eixo. • Travamento com contraporca e chapa de travamento – nesse tipo de trava- mento, a primeira porca ajusta o cubo e, em seguida, é encaixada a chapa- -trava no rasgo do eixo. Sobre essa chapa é, então, colocada uma contraporca. Posteriormente, a chapa é dobrada sobre ambas as porcas, travando-as. Figura 42 – Travamento com contraporca e chapa de travamento. Rolamentos O rolamento, nome simplificado que se dá ao mancal de rolamento, é um disposi- tivo que transforma o atrito de arraste em atrito de rolamento, que é bem menor. parafuso ponta de eixo vão de abertura porca contraporca chapa-trava SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 43 O rolamento serve de apoio a eixos ou peças, utilizando como componentes intermediários corpos rolantes. Figura 43 – Tipos de mancais. Os rolamentos compõem-se, basicamente, de: • anel externo; • anel interno; • separador, que evita o atrito sobre os corpos rolantes; • esferas ou rolos, que constituem os corpos rolantes e se situam entre os dois anéis do rolamento. Figura 44 – Partes do rolamento. Classificação dos rolamentos Os rolamentos, segundo os esforços que devem suportar, podem ser divididos em três classes: rolamento axial, rolamento radial e rolamento axial-radial. Atrito de deslizamento Atrito de rolamento anel interno separador esfera solo separador anel externo An tô ni o Ci ril o de S ou za 44 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES O rolamento axial deve suportar esforços paralelos ao eixo. É o que ocorre com o mancal de embreagem. Figura 45 – Rolamento axial. O rolamento radial é o que suporta esforços ao longo de seu raio. É usado em semiárvores, geradores etc. Figura 46 – Rolamento radial. O rolamento axial-radial combina os dois tipos anteriores e pode suportar tanto esforços axiais quanto radiais. Por esse motivo, é usado em locais de grande solicitação, como rodas diferenciais. O rolamento axial-radial pode ser de rolos cônicos e de esferas. força força força força SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 45 Figura 47 – Rolamento axial-radial. Procedimentos de inspeção e manutenção Para a limpeza dos rolamentos usa-se solvente de petróleo, principalmente o querosene. O rolamento deve ser esfregado com um pincel macio ou agitado no líquido de limpeza para desprender sua sujeira. Figura 48 – Limpeza do rolamento. Rolamento axial-radial de rolos cônicos Rolamento axial-radial de esferas 46 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Após a lavagem, os rolamentos passam por umasecagem com jato de ar com- primido. Nessa secagem, devem-se segurar os dois anéis do rolamento. Evita-se, assim, que ele gire a grande velocidade e se danifique por estar sem lubrificação. Um rolamento limpo deve ser manuseado com panos limpos e sem fiapo, até ter suas superfícies lubrificadas e protegidas da oxidação. Caso os rolamentos não sejam utilizados imediatamente, devem ser lubrificados e embrulhados em papel limpo. Graxa Quando um corpo se movimenta em relação a outro, aparece uma resistência a esse movimento denominada atrito. Portanto, atrito é a interferência que difi- culta o movimento entre os corpos. Nos veículos, há muitos corpos (peças) em movimento e, portanto, muitos pontos em que o atrito é comum. Esse atrito gera calor e desgastes excessivos das peças, tornando impossível a operação de uma máquina ou de um conjunto mecânico. Podem ser citados como exemplos os rolamentos do cubo das rodas dos veículos, que são mancais sujeitos a grandes esforços e, consequentemente, a grande atrito. Daí a importância da lubrificação, como meio de reduzir ao máximo o atrito entre peças que se movimentam. Por isso, ao desmontar-se um conjunto, deve-se estar atento às orientações de cada fabricante a fim de empregar o lubrificante recomendado, visto que esse lu- brificante deve atender a certas características que são peculiares a cada conjunto mecânico, máquina, veículo e tipo de trabalho. A graxa é um lubrificante muito utilizado e, portanto, é necessário conhecer algumas de suas características. Entre as características mais importantes, algumas influem na escolha da graxa: • resistência à água; • resistência a altas rotações; • resistência à temperatura; • resistência a determinada carga. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 47 Tipos de graxa Alguns tipos de graxa mais usados nas oficinas mecânicas são feitos de dois produtos principais: sabão metálico e óleo lubrificante. O óleo lubrifica as peças, ao passo que o sabão metálico, conhecido como espes- sante, mantém o óleo no ponto a ser lubrificado, o que dá consistência à graxa. Em caso contrário, o óleo se escoaria, ficando as peças sem lubrificação. Os sabões metálicos mais usados na fabricação de graxa são: sódio, lítio, alumí- nio, chumbo, cálcio, bário e sabões mistos. Esses minerais são encontrados na na- tureza e são responsáveis pela consistência e característica de cada tipo de graxa. Em alguns tipos de graxa, para fins especiais, são adicionados aditivos que dão certas propriedades à graxa, além de mudar sua coloração. Os aditivos mais usados são: • antioxidante; • antidesgaste; • redutor do ponto de congelamento; • aditivos para aumentar a untuosidade e outros; • graxa à base de sabão de cálcio: resiste à água, suporta temperatura de 80°C, e é fácil de ser bombeada por pistola; • graxa à base de sabão de alumínio: é macia, resiste à água, suporta tempera- tura de 75°C e tem aspecto de filamentos, isto é, de fiapos; • graxa à base de sabão de sódio: tem um aspecto fibroso, não resiste à água e suporta temperatura de 150°C. Muitas vezes, para se obter graxas com várias características, misturam-se vários sabões metálicos, como: • graxa à base de sabões de cálcio e de chumbo reúnem as propriedades da gra- xa à base de cálcio e a alta resistência a desgaste proporcionada pelo chumbo; • graxas à base de sabões de lítio e de bário resistem bem à água, suportam temperaturas de 150°C e possuem boa aderência. As graxas à base desses sabões (lítio e bário), em razão de suas múltiplas finali- dades, também são conhecidas por multi-purpose e são as mais usadas na linha automotiva atualmente. 48 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Consistência da graxa Graxa muito consistente (dura) ou de pouca consistência (mole) poderá não lubrificar a contento, visto que a primeira poderá, pelo efeito da centrifugação, afastar-se do ponto de lubrificação e a segunda poderá escorrer, acarretando danos aos mancais, peças etc. A consistência da graxa varia de acordo com um número que vem escrito no vasilhame, sendo 000 a graxa de menor consistência e 6 a de maior consistência, passando pelos valores intermediários, que são 00, 0, 1, 2, 3, 4 e 5. Assim, por exemplo, uma graxa 00 é quase líquida, uma graxa 2 é pastosa e uma graxa 5 é quase sólida. Logo, há um tipo de graxa para cada fim. Seu uso correto, aplicando-se as especi- ficações dos fabricantes do veículo e da graxa, permite que se obtenha o máximo de rendimento e duração das peças ou conjuntos mecânicos. É sempre bom lembrar que tão importante quanto a escolha é a quantidade de graxa a ser usada, que deve obedecer rigorosamente à prescrição dos fabricantes. Retentor O retentor é um componente de retenção aplicado entre duas peças que tenham movimento relativo. Sua função de vedação é cumprida tanto na condição está- tica (cubo parado) como na condição dinâmica (cubo girando). O retentor é composto por um lábio feito de material elastomérico e uma parte estrutural metálica que permite a fixação do lábio na posição correta de trabalho. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 49 Figura 49 – Partes do retentor. A vedação se dá pelo contato permanente que ocorre entre a aresta do lábio e a ponta de eixo. Para completar a estanqueidade, é preciso que haja também a vedação entre a parte externa do retentor e a carcaça. Figura 50 – Posição do retentor no eixo. De acordo com a aplicação do retentor, o eixo que está em contato pode ter sentido de rotação horário ou anti-horário. Para auxiliar na vedação com o eixo em movimento, os lábios do retentor possuem estrias que, de acordo com o sen- tido de rotação do eixo, mudam de posição para obter um efeito hidrodinâmico (efeito que promove o refluxo do lubrificante). revestimento de borracha carcaça metálica lábio de vedação mola 50 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Para conter o lubrificante dentro dos rolamentos, há vários tipos de retentores de forma e materiais adequados ao trabalho a ser realizado. Seu lábio é designado por códigos que especificam suas estrias e o material de que são feitos: • L lisa; • DRr vedador para eixo com movimento horário; • DRL vedador para eixo com movimento anti-horário; • DRW vedador para eixo com movimento bidirecional. Molas As molas têm as seguintes funções: • promover o conforto, devendo absorver as irregularidades do piso e evitar que os trancos sejam transmitidos aos ocupantes do veículo; • sustentar o peso do veículo e a carga; • suportar grandes esforços quando o veículo passa por buracos, faz curvas acentuadas ou em frenagens bruscas, sem se romper; • manter a altura de trabalho; • manter o equilíbrio do veículo em função das cargas (pesos) suportadas. Tipos de molas Os tipos de molas são: • Feixe de molas – é constituído por uma série de lâminas de aço elásticas que compõem um feixe, a partir da lâmina menor para a maior. Essa pilha é fi- xada no centro por um parafuso para evitar que escorregue, saindo do lugar. Também é presa por grampos em vários pontos. Ambas as extremidades da lâmina mais longa (chamada de mola mestra) são dobradas para formar olhais, termo técnico que designa a forma de uma dobra na lâmina, usados para fixar o feixe ao chassi. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 51 Figura 51 – Tipos de feixe de molas. O feixe de molas pode ser instalado na dianteira ou na traseira, na longitudinal ou na transversal, dependendo do espaço e da aplicação do veículo. Atualmente, a disposição mais comum é na longitudinal, um para cada roda. • Feixe de molas transversal – é fixo no seu ponto médio, preso à carroceria, que é do tipo monobloco. Por essa razão, a flexão que ocorre em um dos lados não se transmite ao outro lado do feixe. Figura 52 – Feixe de molas transversal. • Mola helicoidal – é construída de aço elástico de seção circular em forma de espiral. É muito utilizada nos automóveis, pois são mais leves e ocupam menos espaço que o feixe de mola, facilitando seu alojamento. A função da Feixe de molasparabólico Feixe de molas com flexibilidade variável 52 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES mola helicoidal é trabalhar proporcionadamente com o valor de carga para a qual foi projetada, aumentando a amplitude quando submetida às irregu- laridades do solo. Figura 53 – Molas helicoidais. • Barra de torção – é uma barra de aço que utiliza sua elasticidade torcional para resistir às oscilações da suspensão. Uma das extremidades da barra é fixada ao chassi ou à parte estrutural da carroceria, e a outra extremidade é fixada a um componente submetido à carga torcional. Quando esta se mo- vimenta para cima ou para baixo, produz na barra uma torção, permitindo o movimento vertical da suspensão. As barras de torção podem estar instaladas na transversal ou longitudinalmente no eixo dianteiro e transversalmente no eixo traseiro. Figura 54 – Barra de torção. • Feixe de torção – é composto de lâminas retas e de seção retangular que trabalha dentro de um tubo de aço. O feixe está preso pela parte mediana, e em seus dois extremos está fixado o braço oscilante que se move, torcendo-o. Mola banana Mola cilíndrica Mola cônica Mola barril torção torção oposta torção aplicada à extremidade da barra pela alavanca extremidade fixa da barra de torção SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 53 Figura 55 – Feixe de torção. • Mola plana – a mola plana ou balestra é composta de uma lâmina reta e de seção retangular fixada na carroceria por meio de olhais com buchas elásticas. Figura 56 – Mola plana ou balestra. Manutenção das molas Constatados defeitos ou ruídos na suspensão, pode ser necessário desmontá-la, inspecionar seus elementos e substituir os que estiverem defeituosos. Para essa operação, consulte o manual do fabricante para conhecer os procedi- mentos e as formas de inspeção das molas. Tratando-se de suspensão com mola helicoidal, utilize, ao comprimir a mola, a ferramenta adequada e procure o ponto de equilíbrio para evitar que ela salte e cause acidentes. 54 SISTEMAS DOS VEÍCULOS LEVES Figura 57 – Ferramenta para encolher mola helicoidal. Em razão das características de construção do feixe de molas, tome cuidado com a sua fixação na morsa e com a sua manipulação. 3. Sistema de direção Funcionamento As rodas do veículo, assim como os pneus, são apoiadas sobre mangas ou pontas de eixo. O eixo fica fixado à estrutura principal do carro ou chassis. A direção tem o objetivo de alterar a angulação das rodas no sentido da linha de centro do veículo para permitir que este possa fazer alterações de direção em curvas e manobras. São usados vários tipos de sistemas de direção, como pinhão e cremalheira, e setor e sem fim. Figura 1 – Sistema de direção com pinhão e cremalheira. Figura 2 – Sistema de direção com setor e sem fim. 56 SISTEMA DE DIREÇÃO Funcionamento Quanto ao funcionamento do sistema de direção são descritas as estruturas a seguir. Sistema de direção servo-assistida O crescente aumento de velocidade e peso médio do veículo, o crescimento no número de veículos em uso e ainda o progressivo desejo de maior conforto forçaram o desenvolvimento de direções que solicitassem menores esforços dos motoristas. O tipo de direção servo-assistida empregado com mais frequência é a do tipo hidráulico. O sistema possui um reservatório de fluido e uma bomba acionada pelo motor do veículo. A bomba é conectada à caixa de direção por meio de tubos e mangueiras adequados. Em alguns veículos já se utiliza uma bomba elétrica para a circulação do fluido, aliviando assim o esforço realizado pelo motor. Figura 3 – Sistema de direção servo-assistida de acionamento hidráulico. Nos veículos atuais já se encontra um sistema que dispensa o uso de fluido, pois ele opera através de um motor elétrico acoplado na cremalheira da caixa de di- reção ou, em alguns casos, esse motor fica na coluna de direção. cremalheira pinhão caixa de direção bomba hidráulica SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 57 Esse motor elétrico só funciona quando os sensores instalados nesse sistema reconhecem que houve um esforço ao esterçar a direção. Essas informações são enviadas a uma unidade de controle instalada no veículo e determinam a quan- tidade de torque que o motor elétrico vai gerar para garantir maciez e conforto ao condutor. Figura 4 – Sistema de direção servo-assistida de acionamento elétrico. motor elétrico motor elétrico 58 SISTEMA DE DIREÇÃO Sistema de direção mecânica Figura 5 – Sistema de direção mecânica. Esse sistema consiste no acionamento por dispositivos mecânicos. A leveza da direção só depende da relação que há dentro da caixa de direção e dos pneus. É muito utilizado em veículos, pois quase não requer manutenção, mas à custa de um esforço acentuado do motorista, principalmente em manobras em baixa velocidade. volante caixa de direção árvore de direção articulações de direção 4. Sistema de freios Funcionamento dos freios Componentes básicos Substituição de itens dos componentes Freios de estacionamento O sistema de freios em bom estado garante a condução segura do veículo. Seu funcionamento eficiente depende não apenas de suas próprias condições, mas também das condições dos pneus, estradas, ruas e do tempo de reflexo do mo- torista. Com todos esses fatores envolvidos, os freios devem estar sempre em condições ideais de funcionamento. Os sistemas de freio basicamente são compostos por: • pedal de freio; • servofreio; • cilindro mestre; • cilindros de rodas; • pinças de freios; • tambores; • discos; • lonas; • pastilhas; • alavanca ou pedal do freio de estacionamento; • tubulações; • válvulas; • fluido de freio. 60 SISTEMA DE FREIOS Figura 1 – Esquema completo de freio hidráulico. Funcionamento dos freios Quando o motorista aciona o pedal, movem-se os pistões internos do cilindro mestre, que, por sua vez, empurra o fluido pelas tubulações até atingir os cilin- dros de rodas ou pinças de freio. Dessa forma, as pastilhas ou lonas são empur- radas contra os discos ou tambores, gerando atrito. O princípio fundamental da frenagem é o atrito. Várias soluções foram emprega- das para parar ou reduzir os veículos, contudo, todas empregam a fricção como elemento de parada ou de redução da velocidade do veículo. Quando dois cor- pos são postos em contato e um deles se move e o outro não ou, ainda, quando ambos se movem em direções contrárias, ocorre entre eles um atrito dinâmico que recebe o nome de fricção. A fricção dissipa a energia sob a forma de calor. 1 - Pinça do freio a disco 2 - Flexível do freio 3 - Conexão 4 - Tubo de freio 5 - Reservatório 6 - Cilindro mestre 7 - Servofreio 8 - Pedal do freio 9 - Alavanca do freio de estacionamento 10 - Cabo do freio de estacionamento 11 - Válvula reguladora de pressão (sensível a carga) 12 - Freio a tambor 1 1 2 2 3 3 4 4 432 4 2 3 5 6 7 8 9 10 12 12 11 SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 61 Figura 2 – Sistema de freio hidráulico. O sistema de freios mais simples é o sistema a tambor. O mais comum, em termos de maior segurança, é o sistema de freios com servo-assistência. Figura 3 – Sistema com servo-assistência. pedal cilindro de roda cilindro mestre 62 SISTEMA DE FREIOS Componentes básicos Os componentes básicos do sistema de freio são: freio a tambor, a disco e servofreio. Freio a tambor Praticamente substituídos nas rodas dianteiras pelos freios a disco, os freios a tambor ainda equipam as rodas traseiras de muitos modelos. O freio a tambor é constituído de um componente (o tambor) que gira com a roda e tem uma banda anular interna contra a qual, em uma frenagem, são pressionadas duas sapatas recobertas por material de atrito. O alargamento das sapatas é obtido por meio de pequenos cilindros hidráulicos, fixados à porta-sapatas (que também tem a função de suportar as sapatas e fechar o tambor do lado oposto da roda) e ligados ao circuito de comando de freio por meio de tubulações. Para retornar à posição de repouso, assapatas têm molas especiais. Figura 4 – Posição das sapatas. Freio a disco Os freios a disco substituíram há muito tempo os freios a tambor nas rodas dianteiras e em diversos modelos nas traseiras. Um freio a disco é formado por uma pinça no interior da qual estão localizadas duas pastilhas recobertas por um material de atrito. Quando se pisa no pedal, as pastilhas comprimem com SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 63 força um disco ligado à roda. As pinças podem ser fixas ou de duplo efeito e, nesse caso, possuem dois ou quatro pequenos pistões opostos dois a dois. As pinças flutuantes ou de efeito simples têm um pistão só (às vezes dois paralelos colocados do mesmo lado). O disco de freio normalmente é feito de ferro, mas em alguns carros de corrida pode ser de carbono, assim como as pastilhas. Para garantir um resfriamento adequado ao sistema, o disco possui uma série de passagens de ar radiais ou autoventilantes. Figura 5 – Freio a disco. Servofreio O servofreio facilita a ação quando o pedal de freio é acionado. Fica entre o cilindro mestre e o pedal de freio, aliviando grande parte do esforço físico que seria necessário para realizar a frenagem. O vácuo para o funcionamento do servofreio é gerado pelo motor em funcionamento. ventilação do freio a disco disco de freio pinça de freio 64 SISTEMA DE FREIOS Figura 6 – Servofreio. Figura 7 – Circuito de funcionamento do servofreio. Substituição de itens dos componentes As lonas e as pastilhas do freio sofrem um desgaste natural. Se esse desgaste for muito acentuado, o tambor, o disco ou ambos poderão ser danificados pela sapata ou pelo suporte das pastilhas. Nesse caso, o tambor ou disco devem ser recon- dicionados (em geral, são retificados para a remoção de rebarbas e ranhuras) ou substituídos quando o limite de segurança for atingido. mangueira do servofreio coletor de admissão SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 65 Freio a disco Os itens a serem verificados na revisão do sistema de freio a disco são indicados na Figura 8. Figura 8 – Itens do sistema de freio a disco. Freio a tambor Os itens a serem verificados na revisão do sistema de freio a tambor são indicados na Figura 9. Figura 9 – Itens do sistema de freio a tambor. grampo parafuso sangrador conjunto do caliper sistema deslizanteguias das pastilhas arredondadas pino-trava suporte mola antirruído disco de freio cilindro sapata lona de freio tambor do freio 66 SISTEMA DE FREIOS Observação Quando as pastilhas ou lonas forem substituídas, é preciso verificar também o nível e o estado do fluido de freio. Como ele é higroscópico, pode haver uma saturação de água, comprometendo-se o bom funcio- namento do freio. Freios de estacionamento Quando a alavanca do freio de estacionamento é puxada, os cabos de aço são estirados e forçam as sapatas contra o tambor, imobilizando o veículo. Observação Se ele não permanecer imobilizado em uma rampa, pode ser necessária uma regulagem dos cabos ou dos desgastes nas lonas de freio. Figura 10 – Freio de estacionamento. 5. Sistemas elétricos automotivos Condutores Relé universal Interruptor ou chave Fusíveis Sistema de carga e partida Seguem alguns itens que compõem o sistema elétrico de um automóvel: • condutores; • relés; • fusíveis; • lâmpadas; • interruptor ou chave; • sistema de carga e partida. Condutores Os condutores atuam como elo entre a fonte geradora e a carga, servindo de meio de transporte da corrente elétrica. Na área automobilística, os fios são de cobre para uma boa condutividade elétrica. Figura 1 – Exemplo de bitola de fio. 2,5 2,5 isolante área de condutibilidade (2,5 mm2) 68 SISTEMAS ELÉTRICOS AUTOMOTIVOS Os fios são de várias medidas, dependendo da corrente e da distância do con- sumidor, por isso as medidas se referem à sua área de condutibilidade e são fornecidas em mm². Uma lâmpada ligada por condutores a uma bateria e um interruptor é um exem- plo típico de circuito elétrico simples. A seguir, apresenta-se a montagem do esquema elétrico. Figura 2 – Esquema elétrico simples. Em alguns circuitos de corrente elétrica elevada, devemos utilizar um interruptor magnético denominado relé universal. Relé universal Os relés universais em circuitos elétricos agem como fator de segurança e eco- nomia, garantindo um bom funcionamento dos componentes elétricos. Um relé universal simples possui quatro pontos de ligação, sendo dois para a corrente de comando (linhas 85 e 86) e dois para a corrente de trabalho (linhas 30 e 87). lâmpada (consumidor de eletricidade) fios condutores interruptor bateria (fonte geradora de eletricidade) SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 69 Figura 3 – Vista inferior do relé. Figura 4 – Esquema elétrico do relé. Funcionamento do relé eletrônico Em um relé de comando eletrônico, a alimentação (corrente) é feita pela linha 15 (via chave de contato) e a massa é direta através da linha 31. O impulso ou sinal para que o relé seja ativado vem do interruptor para o co- mando eletrônico temporizado que determina o período em que este deve per- manecer ligado, alimentando o consumidor. Relés de comando eletrônico são usados no circuito dos indicadores de direção e advertência, temporizador do limpador de para-brisa, plena potência para veículos com climatizador e transmissão automática etc. 85 86 corrente de comando corrente de trabalho30 87 Corrente de comando 85 (+) positivo ligado 86 (–) negativo Bobina de comando 86 (–) 87 30 (+) 85 (+) Co rr en te d e co m an do Co rr en te d e tr ab al ho Corrente de trabalho 30 (+) positivo permanente 87 alimentação do consumidor 70 SISTEMAS ELÉTRICOS AUTOMOTIVOS Interruptor ou chave Sua função é comandar o funcionamento do circuito elétrico. Quando ligado ou desligado, o interruptor provoca uma abertura ou fechamento em um dos condutores. Assim, o circuito elétrico não corresponde a um caminho fechado porque um dos polos da bateria (positivo ou negativo) está desconectado do circuito, não havendo circulação de corrente elétrica. Figura 5 – Interruptor. Simbologia utilizada em esquemas elétricos Por facilitar a elaboração de esquemas ou diagramas elétricos, existe uma simbo- logia para representar graficamente cada componente em um circuito elétrico. A Figura 6 mostra alguns símbolos utilizados nos esquemas ou diagramas elétricos e seus respectivos componentes. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 71 Figura 6 – Simbologia. Fusíveis Os fusíveis são elementos de fusão encapsulados em material isolante, portanto mais fracos (de seção reduzida), que são propositadamente intercalados no cir- cuito para interrompê-lo sob condições anormais. Bateria Condensador Antena mecânica Reostato Motor Válvula solenoide Acendedor de cigarros Buzina Conector Relé Indicador de consumo Relé temporizador eletrônico Comando eletrônico Motor de partida Alto-falante Bobina de ignição Interruptor manual Distribuidor eletrônico Motor de limpador de para-brisa Alternador com regulador de tensão incorporado 72 SISTEMAS ELÉTRICOS AUTOMOTIVOS Considerando que todo o circuito elétrico, com sua fiação, dispõe de elementos de proteção e de controle, e que foi dimensionado para uma determinada cor- rente nominal, dada pela carga que se pretende ligar, conclui-se que os fusíveis dimensionados para o circuito não devem ser nunca substituídos por outros de maior corrente nominal. Figura 7 – Tipos de fusíveis. Sistema de carga e partida Como observamos anteriormente, o sistema elétrico do veículo necessita de carga elétrica para funcionar. O sistema de carga e partida, composto por co- mutador de ignição, bateria, motor de partida e alternador, é o responsável por essa função. Comutador de ignição O condutor do veículo, ao girar a chave de ignição, faz com que o comutador libere a corrente elétrica que vai ao solenoide do motor de partida e ignição do veículo. Fusível de vidro FusívelFusível plástico SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 73 Figura 8 – Comutador de ignição. Bateria A bateria é um acumulador elétrico de energia que contém placas metálicas positivas e negativas, montadas alternadamente dentro de uma caixa isolante e mergulhada em uma solução eletrolítica. Figura 9 – Bateria automotiva. comutador de ignição chave de ignição polo positivo carcaça placa negativa placa positiva / isolador polo negativo 74 SISTEMAS ELÉTRICOS AUTOMOTIVOS Funções da bateria Além de armazenar energia elétrica, a bateria é capaz de fornecer e reter corrente contínua graças à reação química em seu interior. As principais funções da bateria são: • fornecer energia para que o motor da partida possa funcionar; • prover corrente elétrica ao sistema de ignição durante a partida; • suprir energia às lâmpadas das lanternas de estacionamento e outros equi- pamentos que poderão ser usados enquanto o motor não estiver operando; • agir como estabilizador de tensão para o sistema de carga e outros circuitos elétricos; • providenciar corrente quando a demanda de energia do automóvel exceder a capacidade do sistema de carga (alternador). Motor de partida No momento em que a chave de ignição é acionada para ligar o motor do veículo, o comutador de ignição libera uma corrente que alimenta o solenoide do motor de partida e, através de um campo magnético, fecha-se um circuito. Esse circuito é alimentado pela bateria e vai para dentro do motor de partida, alimentando as escovas positivas. Ao alimentar a escova, um campo magnético é gerado dentro do motor de par- tida e faz girar um pinhão que estará acoplado a uma cremalheira instalada no volante do motor. O giro está calculado para ser suficiente para o funcionamento do motor de combustão interna. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 75 Figura 10 – Motor de partida. Alternador O alternador é um componente do sistema de carga cuja função é fornecer ener- gia elétrica a todos os consumidores e carregar a bateria do veículo. Para isso, o alternador transforma energia mecânica do motor do veículo em energia elétrica. Figura 11 – Alternador. Os veículos mais antigos utilizavam o dínamo para transformar energia mecâ- nica em elétrica. Porém, esse dispositivo não possui eficiência em marcha lenta, o que não ocorre com o alternador que gera essa energia mesmo em rotações mais baixas. alavanca de comando solenoide escova rotor pinhão cremalheira bobina de campo roda-livre 76 SISTEMAS ELÉTRICOS AUTOMOTIVOS As seguintes vantagens provam a superioridade do alternador em relação ao dínamo: • fornecimento de potência já no regime de marcha lenta do motor, tornando possível a antecipação do início da carga da bateria; • elevada rotação máxima; • manutenção mínima; • pouco desgaste, por isso de longa duração; • grande segurança de funcionamento; • pouco peso em relação à potência; • parte elétrica independente do sentido de rotação (exceção apenas em caso de emprego de determinados tipos de ventilador); • possibilidade de emprego de bateria menor, graças à carga rápida da bateria. Componentes O alternador é constituído das partes apresentadas na Figura 12. Figura 12 – Alternador em corte. ponte retificadora regulador de tensão rotor enrolamento do estator ventoinha do alternador SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 77 Tabela 1 – Tabela de diagnósticos Inconveniente Possíveis causas Tensão superior a 14 V. • Regulador de tensão defeituoso. Corrente inferior à corrente de carga. • Defeito no regulador de tensão. • Curto entre espiras ou à massa no enrolamento do estator. • Diodos em curto-circuito. A lâmpada piloto acende com a chave de ignição desligada (motor parado). • Existem um ou mais diodos retificadores positivos em curto-circuito. A lâmpada piloto acende (fraca) quando o motor está acelerado. • Verificar as conexões: cabo massa do motor à carroceria, cabos da bateria. • Diodos de excitação abertos. • Diodos positivos abertos. A lâmpada piloto não acende com o motor parado. • Lâmpada queimada ou desligada. • Regulador de tensão desconectado. • Bateria totalmente descarregada ou danificada. • Enrolamento do rotor interrompido. A lâmpada piloto acende com pouca luminosidade e não se altera. • Circuito de campo do alternador interrompido. • Terminais DF isolados. • Escovas com mau contato. • Anel coletor dessoldado. A lâmpada piloto permanece com luminosidade inalterada (forte). • Terminal D+ em curto à massa (como consequência, diodos de excitação queimados). • Terminal DF em curto-circuito à massa. • Curto-circuito à massa ou entre espiras do enrolamento do rotor. 6. Sistema de alimentação Função Partes componentes O sistema de alimentação fornece ao motor do veículo uma mistura adequada de ar e combustível necessária para o seu funcionamento. Função O sistema de alimentação desempenha as seguintes funções: • armazenar o combustível (tanque); • conduzir o combustível até o motor (bomba, tubos ou mangueiras); • misturar o combustível com o ar na proporção correta (carburador ou injeção eletrônica); • distribuir a mistura de ar e combustível para as câmaras de combustão do motor para que ela seja queimada e produza energia mecânica. Partes componentes Esse sistema compõe-se de: • tanque de combustível; • tubos ou mangueiras de combustível; • bomba de combustível; • filtros (elemento filtrante de ar e de combustível); • carburador ou injeção eletrônica. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 79 Observação Além desses componentes, uma boia, instalada dentro do tanque, mede o nível de combustível e envia um sinal ao indicador de combustível, situado no painel de instrumentos, para que o motorista possa saber quanto combustível há no tanque. Figura 1 – Sistema de alimentação. Bomba de combustível Atualmente, encontramos nos veículos bombas de combustível de acionamento mecânico ou elétrico. Bomba de combustível mecânica As bombas de acionamento mecânico são usadas em veículos equipados com carburador. Funcionam através do came, que pode estar tanto em uma árvore de FILTRO DE COMBUSTÍVEL localizado antes da bomba CARBURADOR mistura o ar com o combustível TANQUE DE COMBUSTÍVEL armazena o combustível LINHA DE COMBUSTÍVEL conecta o tanque à bomba de combustível LINHA DE RETORNO DE COMBUSTÍVEL retorna ao tanque o excesso de combustível para ser resfriadoRESERVATÓRIO DE CARVÃO (em alguns modelos) BOMBA DE COMBUSTÍVEL bombeia o combustível do tanque para o carburador 80 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO comando de válvulas como em uma árvore intermediária. Esses cames acionam uma haste acoplada na bomba que interliga um diafragma. Esse diagrama faz a sucção do combustível que vem do tanque e pressuriza o combustível para dentro da cuba do carburador. Figura 2 – Bomba de combustível mecânica. Bomba de combustível elétrica As bombas de acionamento elétrico são utilizadas em veículos equipados com injeção eletrônica e podem ser instaladas dentro do tanque de combustível. Figura 3 – Bomba de combustível elétrica. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 81 Elemento filtrante de ar e do combustível Os elementos filtrantes têm a função de reter as impurezas sólidas presentes no ar de admissão e no combustível que vão ao carburador. A manutenção desses elementos consiste em verificar seu estado quanto à sa- turação de impurezas para diagnosticar as substituições conforme manutenção programada pelo fabricante. Nunca devemos limpá-los com ar comprimido e muito menos lavá-los. Figura 4 – Elemento filtrante de ar. Figura 5 – Elemento filtrante de combustível. elemento de papel peneira placa de apoio carcaça papel filtrante vedação de silicone tela metálica 82 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO Carburador e injeção eletrônica O carburador e a injeção eletrônica fornecem a quantidade de combustível de acordo com o ar admitido para formar uma mistura ideal que atenda aos diversos regimes de funcionamentodo motor. Assim, obtém-se mais economia com alto desempenho e menor índice de poluentes. Carburador A função do carburador é fazer a dosagem certa de ar e combustível que entram nos cilindros. Isso é feito mecanicamente através de giclês e aberturas instaladas no carburador. Esses giclês são tubos com furo calibrado que deixam passar a dosagem certa de combustível ou ar. São responsáveis pela manutenção dessa mistura mais próxima do valor estequiométrico ideal com menos geração po- luente e melhor desempenho do motor. Figura 6 – Princípio de funcionamento do carburador. borboleta do afogador borboleta do acelerador posicionador pneumático bujão calibrador principal SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 83 Figura 7 – Carburador de duplo estágio. Injeção eletrônica Esse sistema substitui o carburador. A principal diferença é que a injeção de combustível é controlada eletronicamente. Um exemplo de sistema de injeção eletrônica de combustível é apresentado na Figura 8. 84 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO Figura 8 – Sistema completo de funcionamento da injeção eletrônica. O sistema de injeção eletrônica de combustível pode ser mais bem compreendido se forem separados em dois subsistemas: sistema de alimentação de ar e sistema de combustível. • Sistema de alimentação de ar O ar admitido pelo motor é controlado pela borboleta de aceleração, que contém um sensor de posição de abertura da borboleta. Esse sensor, por sua vez, manda um sinal para a unidade de comando do motor, que se encarrega de fazer a do- sagem correta de combustível para cada situação. Outro elemento importante no sistema de alimentação é o sensor de fluxo de massa de ar. Ele mede com exatidão a quantidade de moléculas de ar que entram no cilindro. Dessa forma, assegura maior precisão na dosagem de combustível e menor emissão de poluentes. 1 – Bomba de combustível 2 – Filtro de combustível 3 – Regulador de pressão 4 – Válvula de injeção 5 – Medidor de fluxo de ar 6 - Sensor de temperatura 7 – Atuador de marcha lenta 8 – Potenciômetro da borboleta 9 – Sensor de rotação (pertence ao sistema de ignição) 10 – Sonda lambda 11 – Unidade de comando (injeção + ignição) 12 – Válvula de ventilação do tanque 13 – Relé de comando 14 – Bobina de ignição 15 – Vela de ignição 16 – Canister 14 10 6 9 8 513 16 121 2 3 4 11 7 15 SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 85 • Sistema de combustível Esse sistema é movido pela unidade de comando do motor, que envia uma ali- mentação para a área de comando do relé, o qual liga sua área de trabalho e aciona a bomba de alimentação de combustível, que, por sua vez, pressuriza o sistema. Esse combustível é filtrado e encaminhado ao tubo distribuidor ou TBI, onde a pressão é controlada por uma válvula reguladora de pressão e encami- nhada para as válvulas injetoras. 7. Sistema de ignição Tipos de sistema de ignição Componentes O sistema de ignição tem a função de criar e distribuir a centelha para cada cilindro no momento exato para que aconteça a combustão. Os componentes descritos a seguir são partes integrantes do sistema de ignição. Figura 1 – Sistema completo de ignição. Tipos de sistema de ignição Os sistemas de ignição podem ser comandados por platinado (ignição conven- cional) ou eletronicamente (ignição eletrônica). SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 87 Ignição convencional Esse sistema utiliza um platinado para interromper o fluxo da corrente de baixa tensão. Figura 2 – Esquema elétrico de um sistema de ignição convencional. Ignição eletrônica No sistema de ignição eletrônica, o platinado é substituído por um gerador de im- pulsos instalado no próprio distribuidor, aproximadamente no mesmo lugar dos ressaltos de um distribuidor convencional. Os impulsos são transmitidos a um módulo que, por sua vez, atua na bobina de ignição para produzir a alta-tensão para as velas. Seu gerador de impulsos dispensa qualquer tipo de manutenção. 88 SISTEMA DE IGNIÇÃO Figura 3 – Esquema elétrico de um sistema de ignição eletrônica. Componentes O sistema de ignição é composto pelos elementos descritos a seguir. Chave de ignição A chave de ignição tem a função de ligar o sistema de ignição e outros componentes. Figura 4 – Chave de ignição com comutador de partida. pré-resistênciaEletrônico (transistorizado) Chave de ignição unidade de comando velas de ignição Bosch Super distribuidor de ignição bateria bobina de ignição SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 89 Distribuidor O distribuidor encaminha a corrente de ignição para as velas de acordo com os tempos de ignição. As partes do distribuidor são: • eixo de cames e avanço centrífugo; • avanço a vácuo; • conjunto ruptor (platinado) ou bobina impulsora; • condensador; • rotor (escova rotativa); • tampa; • carcaça; • mesa; • engrenagem; • árvore. Figura 5 – Componentes do distribuidor. tampa capacitor conjunto ruptor eixo de cames e avanço centrífugo escova rotativa carcaça árvore engrenagem mesa avanço a vácuo 90 SISTEMA DE IGNIÇÃO Para adiantar automaticamente o ponto de ignição, de acordo com as rotações do motor, há o sistema de avanço centrífugo e, para avançar o ponto de acordo com a carga do motor, há o avanço a vácuo. A tampa do distribuidor deve estar seca e sem rachaduras, a fim de evitar fuga de corrente e, consequentemente, falhas do motor. Figura 6 – Distribuidor de ignição e seus componentes. tampa do distribuidor E rotor do distribuidor com eletrodo (E) tampa de proteção contra pó conexão para mangueira de vácuo cápsula de avanço a vácuo condensador de ignição eixo do distribuidor ressalto de interrupção SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 91 Bobina A bobina é o componente de ignição que origina a corrente de alta-tensão. Con- siste em um núcleo de lâminas de ferro, ao redor do qual há o enrolamento primário (com poucas espiras e fio mais espesso) e um enrolamento secundário (com muitas espiras e fio mais fino). A corrente de alta-tensão é induzida no enrolamento secundário no momento em que o fluxo de corrente de baixa tensão é interrompido. Figura 7 – Bobina de ignição convencional. Bobinas plásticas Os novos motores, mais otimizados e com elevadas rotações, necessitam de sis- temas de ignição mais potentes. Para esses motores, foram desenvolvidas novas bobinas de ignição com formas geométricas diferentes das tradicionais que são conhecidas como bobinas plásticas. Veja as vantagens das bobinas plásticas em relação às bobinas cilíndricas tradicionais: • maior tensão de ignição; • maior disponibilidade de faísca por minuto; • menor tamanho, ocupando menos espaço no compartimento do motor; • menos peso; 92 SISTEMA DE IGNIÇÃO • em muitos veículos, em virtude do sistema de ignição estático, dispensa o uso do distribuidor; • pode ser construída de diversas formas geométricas, dependendo da neces- sidade e espaço disponível no compartimento do motor. Figura 8 – Bobinas de ignição plásticas. Cabos de velas Os cabos de velas transportam a corrente de alta-tensão da bobina para o distri- buidor e do distribuidor para as velas e, em alguns casos, da bobina diretamente às velas. Figura 9 – Cabos de velas. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 93 Velas As velas são responsáveis pelo início da combustão no momento em que a cen- telha “salta” entre seus eletrodos. As partes da vela são: • carcaça com o eletrodo massa; • corpo de isolação de porcelana com o eletrodo central; • anéis de vedação. Figura 10 – Velas de ignição. Durante o trabalho do motor, as velas estão expostas a cargas térmicas mais variadas, que devem ser dissipadas. Isso é obtido por meio do tipo e da forma da porcelana e dos eletrodos. Existem diversos graus caloríficos das velas: velas frias, médias e quentes. 94 SISTEMA DE IGNIÇÃO Figura 11 – Características das velas de ignição. Para que ocorra uma centelha eficiente para a combustão, os eletrodos devem estar em bom estado e a folga entre eles deve estarde acordo com as especifica- ções do fabricante. Figura 12 – Estado da vela de ignição. Tipo quente Tipo frio Vela nova Vela desgastada 8. Sistema de arrefecimento Tipos de sistemas de arrefecimento Todos os motores de combustão interna são providos de um sistema de arre- fecimento, visando assegurar uma temperatura ideal de funcionamento. Essa temperatura é especificada pelos fabricantes de motores e deve ser mantida, uma vez que está relacionada com a economia de combustível, durabilidade do motor e diminuição da emissão de poluentes na atmosfera. Usam-se dois tipos de agentes arrefecedores: ar e líquido. Tipos de sistemas de arrefecimento Os tipos de sistemas de arrefecimento estão descritos a seguir. Arrefecimento a ar O sistema de arrefecimento a ar é simples, pois emprega apenas um ventilador e, em alguns casos, é equipado com uma saia que conduz o ar para as aletas do cabeçote e cilindro. Assim, quanto maior a velocidade do motor, maior é a ven- tilação que recebe, mantendo-se dessa forma na temperatura ideal de trabalho. Figura 1 – Motor refrigerado a ar. pistão ventilador 96 SISTEMA DE ARREFECIMENTO Figura 2 – Motor VW. Arrefecimento a líquido Esse sistema de arrefecimento é o mais eficiente, pois mantém o motor sob uma temperatura adequada para seu funcionamento. Entre seus componentes, pode- mos citar: bomba d’água, radiador, ventilador, válvula termostática, interruptor térmico etc. Figura 3 – Componentes do sistema refrigerado por líquido de arrefecimento. Funcionamento do sistema O sistema funciona basicamente da forma descrita a seguir. Bomba d'água Radiador Válvula termostática SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 97 Motor frio (início de funcionamento) A válvula termostática está fechada, impedindo a passagem para o radiador e mantendo o líquido de arrefecimento no motor. Figura 4 – Esquema de circulação do líquido na fase fria (início de funcionamento). Motor com temperatura de condições normais de trabalho A válvula termostática fica parcialmente aberta, permitindo uma troca lenta de líquido de arrefecimento entre o motor e o radiador. Figura 5 – Esquema de circulação do líquido na condição normal de trabalho. eletroventilador desligado válvula termostática fechada eletroventilador desligado válvula termostática semiaberta An tô ni o Ci ril o de S ou za An tô ni o Ci ril o de S ou za 98 SISTEMA DE ARREFECIMENTO Motor com temperatura de condições severas de trabalho A válvula termostática fica totalmente aberta, permitindo uma troca rápida de líquido de arrefecimento entre o motor e o radiador. Figura 6 – Esquema de circulação do líquido na condição severa de trabalho. eletroventilador ligado válvula termostática totalmente aberta An tô ni o Ci ril o de S ou za 9. Sistema de lubrificação Atrito Tipos de lubrificantes Função do sistema de lubrificação Componentes do sistema de lubrificação Funcionamento do sistema de lubrificação Lubrificar é aplicar uma substância (lubrificante) entre duas superfícies em mo- vimento relativo, formando uma película que evita o contato direto entre as superfícies, reduz o atrito e, consequentemente, o desgaste e a geração de calor. Atrito O atrito é uma força que oferece resistência ao movimento de objetos que es- tão em contato. Mesmo as superfícies mais polidas têm irregularidades que se engancham umas nas outras, interferindo no movimento de uma superfície em relação à outra. Quanto maior a força com que as superfícies se comprimem uma contra a ou- tra, mais firmemente suas irregularidades ficarão unidas, aumentando o atrito. Entretanto, no motor de combustão interna, o atrito tem uma ação indesejável: desgasta os componentes, gera calor e tende a impedir o movimento. Por essas razões, utiliza-se o óleo lubrificante que atua entre as partes em contato. Tipos de atrito Existem vários tipos de atrito. Entre eles, destacam-se: o atrito de deslizamento e o atrito de rolamento. 100 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO O atrito de deslizamento ocorre entre superfícies que estão em contato direto ou a partir de uma substância lubrificante. Figura 1 – Atrito de deslizamento. O atrito de rolamento, em geral, é menor que o de deslizamento, pois se baseia na colocação de um ou mais corpos rolantes entre as superfícies. Figura 2 – Atrito de rolamento. Nos veículos automotores, encontramos o atrito de deslizamento no movimento dos êmbolos nos cilindros do motor e na rotação da árvore de manivelas apoiada em seus mancais. A Figura 3 mostra, esquematicamente, os dois tipos de atrito na rotação de um eixo dentro de um mancal. caixa caixa substância lubrificante contato direto superfície 1 superfície 2 corpos rolantes An tô ni o Ci ril o de S ou za SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 101 Figura 3 – Atrito de deslizamento. Tanto no atrito de deslizamento como no atrito de rolamento, as asperezas (ru- gosidades) das superfícies em contato se engancham em sua movimentação e se rompem. Esse atrito gera calor, e o excesso prejudica até a resistência ao desgaste das superfícies em contato. Portanto, a força de atrito opõe-se à movimentação de objetos cujas superfícies estão em contato e depende dos seguintes fatores: • força com que elas são comprimidas entre si; • estado de acabamento superficial; • materiais que estão em contato. Tipos de lubrificantes A lubrificação consiste em eliminar esse contato direto entre as superfícies e deixa substâncias que podem ser: • gasosas – usadas em casos especiais, em lugares onde não se pode aplicar lubrificantes convencionais. Exemplos: ar, nitrogênio, gás hélio e gases halo- gênios (flúor, cloro, bromo, iodo, ástato); • líquidas – preferidas como lubrificantes porque penetram entre as partes móveis pela ação hidráulica e, além de manterem essas superfícies separadas, atuam como agentes removedores de calor. Exemplos: óleos minerais, óleos graxos, óleos compostos e óleos sintéticos; • sólidas – substituem uma película fluida por uma película sólida. São subs- tâncias que devem ter a propriedade de formar uma camada de baixa taxa de An tô ni o Ci ril o de S ou za Atrito de deslizamento Atrito de rolamento 102 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO cisalhamento entre duas superfícies em movimento relativo. Faz-se necessário o uso desse lubrificante quando o lubrificante fluido é indesejável ou ineficaz. Exemplos: dissulfeto de molibdênio, de tungstênio, poliuretano, náilon; • pastosas – são graxas e composições lubrificantes. Exemplos: graxas, compo- sições betuminosas e pastas especiais para estampagem. Função do sistema de lubrificação O sistema de lubrificação garante a circulação do óleo lubrificante sob pressão, do reservatório de óleo (cárter) às partes móveis do motor. Possui um filtro para reter as impurezas suspensas no óleo e uma bomba de óleo para transferi-lo, sob pressão, às partes do motor que necessitam de lubrificação. Componentes do sistema de lubrificação O sistema de lubrificação de um motor tem diversos componentes que bom- beiam, regulam, purificam e controlam o fluxo do óleo e a limpeza, para que haja uma lubrificação adequada em todas as áreas de atrito, sob as diversas condições de operação, além de eliminar contato direto entre as superfícies. Os componentes básicos do sistema de lubrificação são os seguintes: • cárter; • óleo lubrificante; • bomba de óleo; • válvula reguladora de pressão; • filtro de óleo. SISTEMAS MECÂNICOS DE VEÍCULOS LEVES 103 Figura 4 – Componentes do sistema de lubrificação. A circulação do óleo é mantida sob pressão pela bomba. As impurezas suspensas no óleo são retidas pelo filtro de óleo e, posteriormente, essas impurezas são eliminadas na troca do filtro e do óleo. A bomba transporta o óleo do cárter e o injeta, sob pressão, no filtro de óleo. O óleo deixa suas impurezas no filtro e flui pelos canais de lubrificação até as partes móveis do motor. O sistema de lubrificação mantém o óleo lubrificante
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