8Manutenção Mecânica de Vagoes-ok

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Manutenção 
de Vagões
VALER - EDUCAÇÃO VALE
Trilha Técnica: Ferrovia | Vagões
Manutenção 
de Vagões
Trilha Técnica: Ferrovia | Vagões
•• Paulo Rogério Ferreira da Silva
Colaborador
Mensagem de direitos autorais: 
É proibida a duplicação ou a reprodução deste material ou de parte dele, sob 
qualquer meio, sem autorização expressa da Vale.
Este material é destinado exclusivamente para o uso em treinamentos internos.
M
en
sagem
 V
aler
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Manutenção de Vagões de sua Trilha Técnica.
A Valer – Educação Vale construiu esta Trilha em conjunto 
com profissionais técnicos da sua área, com o objetivo de 
desenvolver as competências essenciais para o melhor 
desempenho de sua função e o aperfeiçoamento da condução 
de suas atividades diárias. 
Todos os treinamentos contidos na Trilha Técnica contribuem 
para o seu desenvolvimento profissional e reforçam os 
valores saúde e segurança, que são indispensáveis para sua 
atuação em conformidade com os padrões de excelência 
exigidos pela Vale.
Agora é com você. Siga o seu caminho e cresça com a Vale. 
Vamos Trilhar!
Su
m
ário
Introdução 5
1. Vagões 6
1.1 Conceitos Básicos 7
1.2 Estrutura 8
2. Componentes 12
2.1 Truque 13
2.2 Frame Brace 24
2.3 Rodeiros 26
3. Sistema de Freio 50
3.1 Características Gerais 51
3.2 Componentes e Dispositivos 56
3.3 Funcionamento 65
4. Modos de Falhas 68
4.1 Falhas nos Componentes e Dispositivos 69
4.2 Falhas no Sistema de Freio 80
Este curso foi elaborado para que você conheça a importância 
e a funcionalidade da manutenção de vagões, adotando, com 
confiabilidade no seu dia a dia, as normas estabelecidas pela 
American Association of Railroads – AAR.
De maneira geral, a manutenção de vagões é um 
aspecto de fundamental importância e grande aliada na 
operação com trens, pois garante o aumento dos níveis de 
segurança da operação.
No decorrer do seu estudo, você terá acesso a conceitos 
e princípios que possibilitarão o conhecimento dos 
componentes, dispositivos e sistema de freio, bem como 
dos modos de falha e defeitos relacionados à manutenção 
dos vagões.
A compreensão desse conteúdo é imprescindível para o 
desempenho de suas atribuições. Portanto, fique atento às 
informações apresentadas e bom estudo!
In
trodu
ção
Inserir Imagem
V
agões
Nesta unidade, serão apresentadas as seguintes lições:
•• 1.1 Conceitos Básicos
•• 1.2 Estrutura
1
7Manutenção de Vagões
1.1 Conceitos Básicos
Todo veículo provido de rodas que se movimenta sobre trilhos é chamado de material 
rodante ferroviário e pode ser classificado em:
•• material de tração (locomotivas);
•• carros automotores (automotriz, auto de linha, guindaste);
•• material de transporte (vagões, carro de passageiros).
Para efeito de estudo, vamos considerar como material rodante o próprio material de 
transporte das ferrovias (vagões e carros).
Vagão GDT
8Manutenção de Vagões
1.2 Estrutura
Os vagões são constituídos basicamente das seguintes subestruturas:
Estrutura Choque e tração Freio Truque
Super Engate Timoneria Aranha
Infra Aparelho de 
Choque
Válvula Suspensão
Braçadeira Cilindro Rodeiro
Acessórios Vazio/carregado Timoneria
Sapata
Sistemas que constituem um vagão
A seguir, veja as especificações da superestrutura e da infraestrutura.
Superestrutura
É a caixa ou plataforma do vagão que é responsável pelo acondicionamento da carga 
transportada. Ela deve ter sua construção adaptada para o tipo de carregamento/descarga a 
ser utilizado.
Os materiais usados na construção da superestrutura devem ter alta resistência mecânica e 
proteção contra corrosão atmosférica.
9Manutenção de Vagões
 Importante! 
Em caso de utilização no transporte de cargas mais agressivas ou de 
alimentos sensíveis à contaminação, é recomendável a pintura da 
região de contato com o produto.
Os aços normalmente utilizados para as chapas de construção da caixa e perfilados 
estruturais são:
•• ASTM-A-242;
•• ASTM-A-588;
•• SAC-350 (Usiminas).
As partes não estruturais geralmente são construídas com aço ASTM-A-36 ou equivalente.
As tolerâncias dimensionais, os aspectos ligados à montagem dos conjuntos, o adequado 
fechamento das caixas e a qualidade das uniões soldadas devem seguir os padrões 
indicados pela AAR. As tintas utilizadas para proteção da estrutura são constituídas 
basicamente de alcatrão de hulha (partes inferiores), alquídicas, epóxicas e poliuretânicas, 
nas partes externas, e resinas epóxicas, nas partes internas, principalmente no caso de 
transporte de alimentos e produtos agressivos.
Travessas da 
cabeceira
Lateral 
da caixa
Frechal
Defletor
Escada
Montantes
Base para macaco
Superestrutura
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
10Manutenção de Vagões
Infraestrutura
É a estrutura sobre a qual se assenta a caixa ou a plataforma do veículo. Tem a função de 
transmitir o peso destas cargas ao truque e as forças de um veículo ao outro pelo sistema de 
choque e tração. Também é conhecida como estrado, e seus principais componentes básicos são:
•• longarina central (center sill ou viga central);
•• travessas de pião;
•• travessas principais e secundárias;
•• longarinas de suporte do assoalho;
•• pratos de pião (pivot);
•• testeiras;
•• longarinas laterais;
•• apoios para ampara-balanço;
•• suporte para manutenção (utilização de macacos de elevação).
Os aços normalmente utilizados para as chapas de construção do estrado são: ASTM-A-242, 
ASTM-A-588 e SAC-350 (Usiminas). Os elementos não estruturais são construídos com aço 
ASTM-A-36 ou equivalentes.
Longarina lateral
Longarina central
Chapa do pivot
Travessa do pião
Travessa intermediária
Travessa principal
Testeira
Infraestrutura
11Manutenção de Vagões
Veja, na ilustração a seguir, o detalhe da região extrema do estrado visto do ângulo vertical.
Extremidade da viga
Longarina 
secundária
Prato pião superior
Reforço da travessa do pião
Reforço da travessa principal
Travessa principal
Travessa do pião
Longarina principal
Região extrema do estrado
 Relembrando! 
Nesta unidade, você estudou os vagões. Podem-se destacar:
 • os conceitos básicos sobre material rodante;
 • as características e a formação da superestrutura e da 
infraestrutura dos vagões.
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
Inserir Imagem
C
om
p
on
en
tes
Nesta unidade, serão apresentadas as seguintes lições:
•• 2.1 Truque
•• 2.2 Frame Brace
•• 2.3 Rodeiros
2
13Manutenção de Vagões
2.1 Truque
Assentado sobre o estrado, o truque tem a 
função de distribuir e transferir o peso do 
vagão para os trilhos. É a parte do vagão 
que permite a movimentação do vagão 
guiada pelos trilhos.
Outra função que o truque possui é 
direcionar o vagão nas curvas e amortecer 
os impactos provenientes da via e do 
contato roda–trilho, evitando que sejam 
transferidos totalmente para a estrutura da 
caixa do vagão.
Esse amortecimento é feito pelo sistema de 
molas e pelo atrito entre superfícies. As molas 
agem sobre os movimentos de oscilação de 
autoalinhamento do truque, proporcionando 
equilíbrio, estabilidade e amortecimento 
de impactos. Essas funções são de alta 
responsabilidade e de grande importância 
dentro do sistema de transporte ferroviário.
Existem vários tipos de truque, cada qual com 
suas características específicas. Os principais 
modelos são o Ride Control e o Barber.
14Manutenção de Vagões
Membro de 
tração
Membro de 
compressão
Rodas
Marcação de 
tolerância
Travessa
Eixos
Centro de pião
Assento dos 
ampara-balanços
Timoneira 
defreio
Pedestal
Adaptadores
Rolamentos
Coluna 
do lateral
Topo da janela 
do lateral
Suspensão
Limitador 
de giro
Borda do 
prato
Truque Ride Control
Componentes do truque
O truque é subdividido em:
•• aranha;
•• suspensão;
•• rodeiros;
•• timoneria (inclusive com sapatas de freio).
Aranha do truque
A aranha é composta de duas laterais, uma travessa central, molas de suspensão, sistema de 
fricção e ampara-balanço.
15Manutenção de Vagões
Travessa central
É a viga de sustentação da caixa sobre as laterais do truque. Normalmente, é uma estrutura 
feita em aço fundido, sendo que, nas suas partes central e superior, está o prato de pião 
inferior onde fica apoiada a caixa do vagão e é o ponto de articulação da caixa com o truque, 
permitindo a negociação de curvas, ou seja, o movimento relativo da caixa com o truque, o 
que facilita a inscrição em curvas.
Também temos na travessa central os pontos de apoio laterais da caixa, conhecidos como 
ampara-balanços. Esses pontos de apoio suportam cargas verticais que surgem do balanço 
lateral do vagão ou do desnível da via.
Apoio molas 
de suspensão
Apoio do 
prato pião
Apoio do 
ampara-balanço
Pontos de carga na travessa central
O prato pião deve ter a capacidade de resistir ao desgaste proveniente do atrito causado 
pelo movimento relativo entre o truque e a caixa. Por esse motivo, são utilizados anel e disco 
de desgaste, ou mesmo um conjugado de anel e disco, para proteger o fundido (travessa), 
garantindo maior facilidade de manutenção.
Prato Pião
Neste ponto, também é fundamental reduzir o atrito não somente para reduzir o desgaste, mas 
também para facilitar o giro do truque sob a caixa, minimizando, com isso, a energia desprendida 
para a negociação de curvas, o que resulta, inclusive, em menor desgaste de rodas e redução 
de força lateral. Para alcançar a redução do atrito e facilitar o giro do truque sob a caixa, são 
utilizados lubrificantes sólidos com base em grafite ou bissulfeto de molibdênio.
16Manutenção de Vagões
Travessa lateral
É a viga que recebe a carga da travessa e a transfere aos rodeiros. É fabricada em aço 
fundido, e suas duas laterais são ligadas pela travessa, acomodando as molas de suspensão e 
fixando os rodeiros nos pedestais.
As laterais possuem guias para encaixe do triângulo de freio tipo unit. A formação de pares 
de laterais é feita por meio do método de marcação, que faz uso de botões e de intervalos 
de medida, os quais servem para classificar a base rígida real das laterais, ou seja, a distância 
entre os centros das cadeiras ou pedestal da lateral obtida por intermédio da medição 
realizada com instrumento e precisão exigidos.
Base das molas Corrediça triângulo de freio Pedestal
Coluna da lateral
Travessa lateral
Molas da suspensão
São molas helicoidais que ficam dispostas em vários tipos de formação, dependendo do tipo de 
truque e da capacidade de carga. São instaladas nas laterais do truque e ficam entre as laterais e a 
travessa. As molas têm constantes calculadas para suportar as cargas verticais sem que a estrutura 
dos truques e dos vagões seja afetada. Cada pacote de molas é formado por uma quantidade 
de molas externas e internas que trabalham harmonicamente no sistema de amortecimento, 
conforme ilustrado a seguir. Sua fabricação e suas características obedecem à norma AAR M114.
Sistema de suspensão
17Manutenção de Vagões
O projeto do pacote de molas prevê o vagão vazio com até 1/3 do curso e o vagão carregado 
em torno de 2/3 do curso, que não deve atingir a posição sólida durante o uso normal. 
Veja, nas figuras a seguir, a disposição das molas no truque do vagão GDT e a comparação 
entre dois conjuntos de molas no truque: modelo Ride Control e Barber.
Disposição das molas
Constant control Variable control
Vazio Carregado Vazio Carregado
Conjuntos de molas no truque
Com o aumento progressivo da carga por eixo e com a redução da tara, tornou-se necessária 
a utilização, nos vagões mais novos, de pacotes de molas de dois estágios, nos quais apenas 
uma parte das molas trabalha na sustentação quando o vagão está vazio. Sendo assim, 
quando vazio, ele se apoia somente nas molas internas do pacote. Já quando está carregado, 
ele se apoia em todas as molas do pacote.
18Manutenção de Vagões
Cunhas de fricção
Funcionam como amortecedores e trabalham pressionadas contra as superfícies de desgaste 
das laterais e da travessa, pela mola inferior. A fricção pelo atrito seco tem a função de 
amortecer movimentos verticais e horizontais da caixa em relação ao truque.
Para compreender melhor, observe as figuras a seguir:
Cunha de fricção do tipo 
SUPER SERVICE RIDE CONTROL
Cunha de fricção do tipo 
SPLIT-WEDGE S2E
Cunhas de fricção
Bolsa das cunhas
1
3 3
2
2
1
1- molas das cunhas
2- cunhas de fricção
3- coluna das laterais
Posicionamento das cunhas de fricção
19Manutenção de Vagões
Como as cunhas de fricção funcionam?
Quando uma curva ou irregularidade vertical provoca um balanço do vagão, o 
deslocamento vertical da caixa em relação aos rodeiros obriga o deslocamento da cunha 
sobre as colunas da lateral. A força de atrito conjugada com o deslocamento absorve a 
energia e impede a continuidade do balanço.
O sistema Ride Control opera com força constante na cunha, independentemente da carga 
sobre a caixa, e também não sofre influência das molas da suspensão.
No sistema Barber, é característica a força variável entre a cunha de fricção e a lateral da 
coluna. Quanto maior a carga sobre o truque, maior a compressão no pacote de molas da 
suspensão, maior a força da mola sob as cunhas e maior o atrito de amortecimento.
A cunha também auxilia na restrição do truque ao fenômeno do warp, que é o movimento 
em que o truque perde o “esquadro” entre as três peças (travessa e laterais).
Cunha de fricção – face de contato com a travessa
Disposição das cunhas no sistema Ride Control
As características da suspensão estão associadas com a velocidade e a segurança da 
operação. A estabilidade e a segurança operacional dependem do amortecimento feito 
pelas molas e cunhas e da restrição existente aos balanços e movimentos cíclicos da caixa. 
Esse fenômeno é o amortecimento dos movimentos verticais, horizontais ou a torção da 
caixa, seja em única direção ou em direções combinadas.
20Manutenção de Vagões
A estabilidade de operação é orientada pela relação L/V, em relação à probabilidade de 
subida da roda no trilho. L é o componente lateral da força, e V é o componente vertical 
resultante do contato roda-trilho.
𝛅𝛅 (ângulo Flange) 
F2
F3
V
L
Forças presentes no contato roda x trilho
Forças que atuam no início de um descarrilamento:
L = F3sen(δ) – F2cos(δ)
V = F3cos(δ) + F2sen(δ)
O que nos dá:
L = tan(δ) – F2/F
V 1 + F
2
/F
3
 tan(δ)
Caso o deslizamento lateral seja máximo:
F2/F3 = µ
Temos:
L = tan(δ) – µ
V 1 + μtan(δ)
21Manutenção de Vagões
A intensidade do impulso é proporcional à rigidez dos componentes envolvidos:
•• a via;
•• o rodeiro;
•• a estrutura do truque;
•• a estrutura da caixa.
Quando a caixa sofre um impulso forte em um empeno vertical na via, a subida continua 
após esse percurso, fato que prejudica, ou seja, eleva a relação L/V.
O alívio do componente de carga vertical significa maior relação L/V em regime linear e 
maior probabilidade de subida da roda no trilho.
Durante a operação dos veículos, temos situações dinâmicas em que as variações e as 
características da via, os esforços atuantes sobre os vagões, as interações entre vagões 
e as características das suspensões geram movimentos característicos do veículo. Esses 
movimentos podem aparecer isolados ou conjugados. Algumas vezes, eles podem ser 
potencializados,levando ao trabalho irregular dos truques e gerando desgastes excessivos 
ou até descarrilamentos.
Centro de gravidade elevado
Centro de gravidade baixo
Guinada
Passo
Salto
Vista frontal
Vista frontal
Vista superior
Vista lateral
Vista lateral
Movimentos do vagão
Ampara-balanços
Os ampara-balanços recebem as cargas dos balanços laterais. São componentes 
importantíssimos na estabilidade dos vagões em movimento, podendo causar alta 
resistência ao giro do truque e, consequentemente, maiores ângulos de ataque, desgaste 
de rodas e até descarrilamentos, caso não estejam regulados adequadamente. Portanto, seu 
ajuste é crítico para a dirigibilidade do truque.
22Manutenção de Vagões
Veja, a seguir, alguns tipos de ampara-balanços:
Ampara-balanço de contato constante
Ampara-balanço de roletes
Ampara-balanço de castanha
23Manutenção de Vagões
Para que seja garantida boa inscrição nas curvas horizontais e adequada condição de 
estabilidade, será necessário balancear o vagão quando este estiver em fase de conclusão 
dos trabalhos de revisão ou de recuperação, antes de sua liberação ao tráfego.
Chapas de desgaste
Como as peças fundidas são de difícil recuperação, usamos chapas de proteção nos pontos 
onde há contato entre as peças, as quais denominamos chapas de desgaste.
As principais regiões de aplicação de chapas de desgaste são:
•• prato pião – onde temos o contato da caixa com a travessa;
•• coluna da lateral – onde temos contato da cunha de fricção com a lateral do truque;
•• bolsa da travessa – onde temos contato da cunha de fricção com a travessa;
•• pedestal da lateral – onde temos contato do rodeiro com a lateral.
24Manutenção de Vagões
2.2 Frame Brace
Com o aumento de carga por eixo, o 
truque tradicional de três peças precisou 
sofrer uma série de adaptações, necessárias 
para suportar as forças entre a roda e 
o trilho com segurança e economia. 
Então, dispositivos como frame brace, 
pads de amortecimento e braços para 
esquadrejamento foram acrescentados 
na estrutura original, buscando atingir 
velocidades e cargas mais altas.
Esses dispositivos foram desenvolvidos 
porque, com essa maior solicitação, os 
truques de três peças passaram a ter menor 
poder de conter o fenômeno do warp, ou 
seja, a perda do esquadro entre travessa 
e laterais que ocasiona um maior ângulo 
de ataque entre roda e trilho, acentuado, 
principalmente, em truques com maior nível 
de desgaste do sistema de suspensão.
Trilho 
externo
Trilho 
interno
Turned Truck Wraped Truck
Sentido do movimento
Truque de três peças – fenômeno warp
25Manutenção de Vagões
Atualmente, os principais dispositivos desse tipo aplicados no Brasil são a adaptação do 
frame brace (fabricados por Standard Car Truck) e os truques swing motion e motion control 
(fabricados por AMSTED), ambos com utilização de pads de amortecimento primário. Veja 
exemplos nas figuras a seguir:
Truque visto 
por baixo
Adaptação frame brace em truque de três peças
Rolamentos de 
alta performance
Fundidos mais leves
Ampara-Balanços 
contato constante
Molas de duplo 
estágio
Adaptadores 
especiais
Cunhas re-projetadas
Truque Motion Control
Em comparação com o truque de três peças convencional, o truque com dispositivo frame 
brace reduz significativamente as forças “parasitas” que aumentam o ângulo de ataque, 
causando desgaste de rodas e trilhos, além de redução na eficiência energética.
O frame brace também reduz a fadiga de contato rolling contact fatigue – RCF, que consiste 
na formação de trincas superficiais nas rodas e nos trilhos e é atualmente o maior modo de 
falha desses dois componentes críticos na Estrada de Ferro Carajás – EFC.
26Manutenção de Vagões
2.3 Rodeiros
O conjunto rodeiro é composto por:
•• duas rodas;
•• um eixo;
•• dois mancais de rolamento.
Uma das principais características dos rodeiros é a bitola que expressa a distância entre as rodas. 
Há uma série de bitolas, mas atualmente as duas principais no Brasil são as de 1,60 m e 1,0 m.
A bitola é medida entre as faces internas das rodas e deve permanecer nas seguintes faixas 
de tolerância:
C
1,00 = 911 a 914 mm 
1,60 = 1514 1516 mm
Rodas
Podem ser fabricadas em aço fundido ou forjado e proporcionam o movimento de rolagem 
sobre os trilhos, preferencialmente sem arrastamento, distribuindo o peso dos vagões sobre 
os trilhos. São elas que guiam o vagão nos trilhos pelo efeito dos frisos.
27Manutenção de Vagões
As rodas também devem ser capazes de dissipar a energia térmica da frenagem sem 
prejudicar sua estrutura, pois as sapatas de freio atuam diretamente sobre elas.
As rodas de um rodeiro são classificadas quanto:
•• ao processo de fabricação;
•• ao perfil do disco;
•• à classe das rodas (aplicação);
•• ao número de vidas.
Além disso, elas possuem alguns parâmetros dimensionais importantes, como:
•• largura do friso;
•• perfil da superfície de rolamento;
•• composição química;
•• características metalúrgicas.
Conheça, a seguir, mais detalhes sobre os critérios de classificação das rodas.
Processo de Fabricação
Atualmente, no Brasil, temos dois processos de fabricação: a Amsted-Maxion fabrica rodas 
fundidas na sua unidade de Cruzeiro - SP, e a MWL fabrica rodas forjadas em Caçapava - SP. 
Esses dois processos são certificados pela AAR.
Na fundição da roda, o aço líquido proveniente da aciaria é colocado em moldes de areia ou 
grafite. Os moldes têm exatamente o formato da roda acabada, e a fundição é realizada sob 
pressão, utilizando-se o processo Griffin para eliminar vazios internos.
No tratamento térmico, as rodas são temperadas em água e revenidas para alívio de tensões 
em fornos elétricos, a gás ou a óleo. Nesta etapa da fabricação, determina-se a dureza que 
irá definir a classe da roda, juntamente com a composição química.
As rodas fundidas são normalmente usinadas no furo central, para permitir a montagem, e 
na região da pista de rolagem (opcional), para eliminar a ovalização proveniente do processo 
de fabricação que causa trepidação excessiva e fadiga dos componentes dos vagões.
Todas as rodas devem ser inspecionadas por ultrassom, partículas magnéticas, dureza 
e dimensionais.
28Manutenção de Vagões
TERMINOLOGIA 
(componentes)
Superfície de rolamento
Face externa do aro
Friso
Face interna do aro
Aro
Face interna do cubo
Eixo de revolução da roda
Cubo
Curva de concordância do aro
Curva de concordância do cubo
Face externa do cubo
Disco
Furo da roda
Fa
ce
 in
te
rn
a 
da
 ro
da
Fa
ce
 e
xt
er
na
 d
a 
ro
da
Roda ferroviária
Como é o processo de fabricação das rodas forjadas?
Os lingotes vindos da aciaria são cortados em blocos com o peso aproximado da roda 
a ser produzida. Após o corte, os blocos são pesados e depois vão para o aquecimento 
até 900 ºC no forno. Após o aquecimento, os blocos são retirados um a um do forno e 
passam por um jateamento de água e alta pressão para remover a carepa formada no 
processo de aquecimento.
Fluxo de aço
Fluxo de ar 
comprimido
Roda em 
formação
Truque Motion Control
29Manutenção de Vagões
Fabricação de roda fundida Têmpera
Na sequência, os blocos são prensados em prensas que variam de 6.000 t a 12.000 t, fazendo 
a aproximação da forma do disco, do cubo e da bandagem. Então, é realizada a laminação, 
em que é formada a superfície de rolamento da roda juntamente com o friso, por meio da 
transferência de material do disco da roda para a pista.
Depois disso, o furo central é feito. Em alguns laminadores, o posicionamento do furo central 
pode ser feito antes da laminação, para o caso de laminadores com centro no furo da roda.
No final do forjamento, as rodas estão em torno de 800 °C. Após o forjamento, elas são 
colocadasem fossas refratárias cobertas, para um resfriamento lento e controlado.
 Importante! 
As etapas de tratamento térmico das rodas forjadas são idênticas às 
das rodas fundidas. As rodas forjadas são totalmente usinadas.
Laminação de roda forjada
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
30Manutenção de Vagões
Perfil do disco
O perfil do disco das rodas também veio evoluindo ao longo dos anos, a fim de minimizar as 
tensões mecânicas e térmicas. Essa evolução acarretou maior confiabilidade desses componentes 
quanto à ocorrência de trincas na sua estrutura e consequentes fraturas em serviço.
Na figura a seguir, você poderá observar três tipos diferentes de perfis de disco das rodas.
Reto Curvo Low Stress "S"
Perfis reto, parabólico e em “S”
De acordo com o tipo destes perfis, o nível de tensões geradas nas rodas difere 
significativamente. Veja, na ilustração a seguir, que as escalas utilizadas indicam os pontos de 
maior pressão nos diferentes perfis de rodas.
 Von M1000
105.040 1.0504E+005
 91913.00000
 78783.00000
 65653.00000
 52253.00000
 39392.00000
 26262.00000
 13132.00000
 1.979200000
Nível de tensão (Psi)
Von M1000
67372.00
58951.00
50529.00
42100.00
33666.00
25265.00
16843.00
8421.600
0.000000 
Comparação do efeito mecânico em perfis parabólico e em “S”
31Manutenção de Vagões
O aumento de temperatura das rodas causado pela frenagem também gera tensões críticas 
que devem ser controladas. A figura seguinte mostra como a mudança do perfil afeta a 
dissipação de calor. Veja:
 Temp
496 ºC 925.28
 820.62
 715.96
 611.29
 506.63
 401.97
 297.30
 192.64
 87.978
Temperatura (ºF)
 Temp
474 ºC 885.11
 784.91
 684,71
 584.51
 484.31
 384.11
 283.91
 183.70
 83.504 
Comparação do efeito térmico em perfis parabólico e em “S”
Classe das rodas
As classes das rodas são definidas pela faixa de dureza e pela composição química. De 
acordo com a norma AAR, as rodas ferroviárias podem ser dos seguintes tipos (classes), 
conforme sua utilização:
•• rodas classe “L”, para serviços de alta velocidade, frenagens severas e contínuas e baixa 
carga por roda;
•• rodas classe “A”, para serviços de alta velocidade, condições severas e contínuas de 
frenagem e carga moderada por roda;
•• rodas classe “B”, para serviços de alta velocidade, frenagens severas e contínuas e alta 
carga por roda;
•• rodas classe “C”, para serviços com condições suaves de frenagem e alta carga por roda.
As recomendações para o emprego das classes anteriores são:
•• Rodas classe “B” e “C” são usadas normalmente para vagões de carga e locomotivas.
•• Rodas classes “L”, “A” e “B” são usadas normalmente para carros de passageiros.
•• Rodas classe “C” poderão ser usadas em condições severas e contínuas de frenagem 
com o emprego de discos de freio.
32Manutenção de Vagões
Verifique, a seguir, as tabelas de composição química e dureza por classe de rodas:
Composição química das rodas
LADLE ANALYSIS (%)
ELEMENT CLASS L CLASS A CLASS B CLASS C
PRODUCT ANALYSIS 
PERMISSIBLE VARIATION
Carbon <0.47 0.47-0.57 0.57-0.67 0.67-0.77 ± 0.03
Manganese 0.60-0.85 0.60-0.85 0.60-0.85 0.60-0.85 ± 0.06
Phostophorus <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 +0.008
Sulfur <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 +0.008
Silicon >0.15 >0.15 >0.15 >0.15 -0.03
Dureza
CLASS MINIMUM HARDNESS MAXIMUM HARDNESS
L 197 BHN 277 BHN
A 255 BHN 321 BHN
B 277 BHN 341 BHN
C 321 BHN 363 BHN
Número de vidas
A espessura útil da bandagem da roda e a quantidade de usinagens intermediárias que ela 
poderá sofrer definem a vida de uma roda (uma vida, dupla vida ou múltipla vida).
Uma roda tem que ser usinada para recompor o seu perfil quando estiver fora das 
tolerâncias de desgaste ou quando estiver apresentando defeitos superficiais. Quando a 
espessura da bandagem não é suficiente para permitir a recomposição do perfil, mantendo 
as medidas de segurança, as rodas precisam ser desmontadas e substituídas.
Esse processo de desmontagem e remontagem é bastante lento. Portanto, a decisão pelo 
modelo de roda a ser utilizado pela ferrovia deve considerar a vida útil da roda em operação. 
Nos casos em que a roda possui uma longa vida entre o aparecimento de falhas (fadiga ou 
desgaste), é interessante a utilização de rodas de única vida, reduzindo o peso da roda e, 
consequentemente, o seu preço de compra.
Para compreender melhor, observe a figura a seguir:
3 V2 V1 V
Rodas com uma vida útil 
(somente 01 usinagem)
Rodas com duas vidas úteis
(somente 02 usinagens)
Rodas com múltiplas vidas úteis
(muitas usinagens)
1" 
2" 1/4
2" 3/4
“Vidas” das rodas ferroviárias
33Manutenção de Vagões
Quando os modos de falha ocorrem com grande frequência, é mais adequada a utilização de 
rodas de múltipla vida. Dessa forma, a roda pode retornar à operação de forma muito mais 
rápida, passando pelo processo de usinagem.
 Saiba Mais! 
No modelo inicial previsto para a EFC, somente seriam usadas 
rodas de uma vida. Com a operação da ferrovia e o surgimento dos 
defeitos que chegam a aparecer com média de 8 a 10 meses, ficou 
clara a necessidade de utilizar rodas de múltipla vida.
Manutenção
Para garantir a segurança e a melhor interação com o trilho, visando à maior vida útil do 
conjunto e tendo consequências positivas na eficiência energética, devemos observar 
algumas características dimensionais e de qualidade superficial das rodas.
Os limites de desgaste do perfil e de fadiga superficial da roda devem ser garantidos, de 
acordo com os requisitos de friso e passeio, defeitos superficiais e falhas críticas, como 
trincas e fraturas da roda.
O perfil representa a conicidade da superfície de rolamento e é responsável pelas 
compensações de curvas, pois o eixo ferroviário é rígido, ou seja, as rodas do mesmo eixo 
giram na mesma frequência.
R 1.5000 +0.0625 
-0.0625
3,0625
5.7188
+0.125 
-0.125
1.3750 +0.0313 
-0.0938
0.0370
R 0.6875
R 0.3750
GAGE 
POINT0.3754
R 0.6250
75.0 Degrees
1.0000
+0.0625 
-0.0625
BASE LINE
TAPER 120 
(1:17. 1:23)
1.8232
R 0.6250
5.0938
R 2.6250
TA
PE LIN
E
R 0.5625 +0.0625 
-0.0625
Perfil 1:20
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
34Manutenção de Vagões
 Importante! 
Cada ferrovia pode escolher o seu perfil de acordo com suas 
características dinâmicas e o modelo de desgaste específico. 
O de utilização mais comum no Brasil é o perfil 1:20 AAR.
Existem diversos dispositivos e gabaritos para acompanhar a evolução do desgaste de rodas. 
Dentre eles, o mais utilizado é o “bico de papagaio”. Ele indica a quantidade de material, em 
1/16”, a ser removido para restaurar o contorno do perfil do friso.
A escala lateral mostra a quantidade de metal que ficará acima da linha de referência antes da 
usinagem. Existe uma ferramenta específica para frisos finos (NF – narrow flange) e largos (WF).
Condemning Line 
(Freight Car Service) 
Measuring Point
Gabarito para medição de friso e bandagem
A seguir, conheça a tabela de vida das rodas:
Vida das rodas
CATEGORIA FAIXA VIDA ÚTIL
1ª vida 1 Bandagem entre 54 e 72 mm
2ª vida 2 Bandagem entre 38 e 54 mm
3ª vida 3 Bandagem entre 19 e 38 mm
Um fator fundamental para a boa movimentação do rodeiro é a manutenção dos perfis das 
rodas, além da correta correlação dos diâmetros das rodas do mesmo rodeiro.
A perda da conicidade da roda ou a diferença de diâmetro entre as rodas pode acarretar 
maior força lateral e, consequentemente, maior desgaste, afetando a dirigibilidade e 
podendo levar ao descarrilamento, quando outros fatores contribuírem para tal (alívio da 
força vertical, entrada em AMV, força lateral excessiva etc.).
Atenção! 
Importante!Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
35Manutenção de Vagões
Acompanhe, na tabela a seguir, os dados sobre perfis de rodas envolvidos em 
descarrilamento em AMV:
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
-20,0
-40,0
-20,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0
Perfis de rodas envolvidas em descarrilamento em AMV
Medição do friso
Outra falha critica de rodas é o aparecimento de trincas superficiais ou subsuperficial que 
podem evoluir para falhas como escamação ou ainda para situações mais críticas de trincas 
internas que acarretam quebras da roda, fenômeno denominado shattered rim.
36Manutenção de Vagões
Normalmente, essas falhas decorrem do fenômeno RCF, gerado principalmente pelas forças 
de arrastamento (creep forces).
Shelling em rodas Shattered Rim
Outro modo de falha encontrado na superfície de rolamento das rodas é decorrente do 
arrasto de rodas devido a esforços de frenagem excessivos, que provocam o arrasto das 
rodas sobre os trilhos. Caracterizam-se pela ocorrência nas duas rodas do mesmo eixo 
simultaneamente, conforme podemos visualizar na figura a seguir:
Calo em roda devido à frenagem
37Manutenção de Vagões
Quando falamos em manutenção de rodeiros, um dos processos mais críticos é o de 
montagem das rodas no eixo. As medidas e os acabamentos das superfícies de montagem, 
a quantidade de lubrificante usado na montagem e o alinhamento correto das peças 
contribuem diretamente para a obtenção de uma boa montagem. Durante toda a 
montagem, é feito um registro gráfico que deve estar de acordo com a forma e com os 
valores de esforços definidos pela norma AAR.
0
B
30 90 160
B
A
Exemplo de montagem perfeita – Força X Deslocamento
A importância desse processo é que, caso haja uma movimentação da roda em relação 
ao eixo durante a operação do vagão, teremos uma variação na bitola de montagem e, 
consequentemente, o descarrilamento imediato.
0 Minimum Tonnage
This is the false energy 
generated by the 
obstruction
This area the energy difference 
between this mount and an ideal 
mount of the same tonnage
Maximum Tonnage
Exemplo de montagem incorreta
Atualmente, é comum a utilização de processos de usinagem preventiva das rodas em 
intervalos de tempo menores, evitando que atinjam um desgaste excessivo que obrigue a 
usinagens mais profundas para a recomposição do perfil. Isso proporciona o aumento da 
vida útil das rodas.
38Manutenção de Vagões
Veja, a seguir, a tela exibida no torno de rodas. Ela mostra o perfil atual da roda (vermelho) e 
o perfil que deve ser atingido após a conclusão do torneamento (preto).
Tabela de torno CNC calculando profundidade de corte
Friso fino
Friso vertical
Tipos de defeitos
Conheça, a seguir, os principais defeitos que 
normalmente são identificados nas rodas.
Friso fino
Acontece quando a espessura do friso fica 
menor do que o limite mínimo aceitável 
(19 mm), causando o aumento do jogo da 
bitola e permitindo maior passeio lateral do 
rodeiro, aumento do risco de abertura de 
chaves e aumento do risco de quebra do 
friso por esforço lateral.
Para corrigir o friso fino, é necessário o 
reperfilamento.
Observe, nas figuras os exemplos de friso 
fino e de friso vertical:
39Manutenção de Vagões
Bandagem fina
É quando a espessura da bandagem é 
inferior a 19 mm, reduzindo a capacidade 
da roda de absorver carga térmica 
proveniente da frenagem. Com isso, há 
um aumento do risco de inversão das 
tensões compressivas da roda. Além disso, 
o risco de quebra da bandagem por uma 
sobrecarga dinâmica do vagão é maior 
devido à menor espessura resistente.
Nos casos de bandagem fina, é necessário 
sucatear a roda.
Bandagem fina
Ovalização
É a perda da rotundidade da roda, que 
causa o aumento da carga dinâmica sobre 
os trilhos, podendo iniciar um processo de 
trinca superficial nos trilhos. Para corrigi-la, 
é necessário o reperfilamento.
Calo
É a perda da rotundidade da roda por 
deslizamento de roda, provocando o 
aumento da carga dinâmica sobre os trilhos 
e podendo iniciar um processo de trinca 
superficial nos trilhos.
Ocorre principalmente quando o vagão 
está vazio. Muitas vezes, a origem desse 
problema está no esquecimento de soltar 
o freio de mão antes de sair com o trem.
Para corrigir o calo, é necessário o 
reperfilamento.
Quebra de bandagem
É a soltura de parte do passeio da roda. 
Está associada a inclusões internas da roda 
provenientes do processo de fabricação.
A quebra de bandagem causa o aumento 
da carga dinâmica sobre os trilhos, além de 
acidentes mais graves.
A medida corretiva para esses casos é o 
sucateamento das rodas.
Aquecimento
É o aquecimento extremo da roda, 
provocando mudança de cor. Pode levar 
à reversão das tensões compressivas na 
roda e quebra abrupta, com consequências 
graves em termos de acidente.
Nesse caso, a medida corretiva é o 
sucateamento das rodas.
Cava na roda
É o desgaste desigual do passeio da roda, 
gerando uma cava próximo ao friso. Causa 
o aumento das tensões de contato com 
o trilho quando a parte externa da roda 
fica sobre a coroa do trilho, normalmente 
acontecendo no trilho interno da curva. 
Pode acarretar um processo de trincas.
A medida corretiva é a usinagem das rodas.
Shelling e/ou Spalling
São defeitos típicos de sobrecarga 
mecânica e térmica conjugadas, que 
causam modificação das características do 
material das rodas nas regiões logo abaixo 
da superfície de rolamento.
40Manutenção de Vagões
Agressão de fatores externos nas pistas de rolamento
Qualquer marca na pista com profundidade maior que 1/8” (3 mm) indica que a roda deve 
ser retirada de serviço e usinada.
Observe, na figura a seguir, um exemplo desse tipo de problema:
Agressão externa
Fratura de eixos
A área marrom escura na seção da fratura indica oxidação de trinca interna preexistente. Veja:
Fraturas em eixo 
41Manutenção de Vagões
Os eixos não devem mostrar marcas de batidas ou contato, em função de seu elevado nível 
de tensões, principalmente entre as sedes de roda. Marcas com profundidade maior que 1/8” 
(3 mm) indicam que deve ser realizada a retirada do eixo de serviço.
Eixo com marcas de batida
Falhas de rolamentos
São falhas muito críticas para o processo ferroviário. Acontecem quando a lateral se apoia 
no mancal.
O travamento de um rolamento pode levar a um descarrilamento decorrente da quebra da 
manga de eixo.
A origem da falha do rolamento tem diversas possibilidades, que podem ser bloqueadas 
pela frequência e pela qualidade adequada de inspeção, bem como pela garantia da 
lubrificação adequada, pela utilização de peças compatíveis e originais, além da montagem 
dentro dos padrões dimensionais e do torque dos rolamentos.
Quebra de manga de eixo por travamento de rolamento
42Manutenção de Vagões
Brinelamento
Caracteriza-se por pequenas cavidades ou amassamentos que surgem nas pistas e nos rolos 
por partículas estranhas interpostas. As endentações surgem também por impacto dos rolos 
contra as pistas numa queda, na montagem ou na desmontagem inadequada. Nesse caso, 
são conhecidas como “marcas de brinelamento”.
O brinelamento é caracterizado pela impressão dos rolos sobre a pista de rolamento.
 
Brinelamento
Descoloração e deterioração de superfície
É causada pelo sobreaquecimento do rolamento em situações de falta ou excesso de 
lubrificante. A coloração pode variar de amarelo-palha a azul escuro e, em geral, é indício de 
queda de dureza no material, sendo motivo de sucateamento do rolamento.
Fadiga na pista do anel interno ou externo
Consiste no desprendimento de pequenas lascas de material da pista de rolamento devido 
à fadiga. É um defeito usualmente encontrado nos rolamentos, sendo bastante comum no 
final de sua vida útil.Por conta desse problema, o rolamento pode entrar em modo de falha drástico, provocando 
o rompimento da ponta de eixo.
A medida corretiva é o sucateamento ou a troca do componente interno danificado.
43Manutenção de Vagões
Vazamento de graxa pelo retentor do 
rolamento
Pode ser identificado pelas marcas de 
graxa no disco da roda. É um problema 
que leva à falha prematura do rolamento, 
podendo causar acidentes.
Normalmente, a falta de graxa provoca 
um estado de aquecimento de todo 
o rolamento, danificando todos os 
componentes internos e impedindo sua 
reutilização.
Vazamento de graxa
Anel solto
É um tipo de falha que ocorre somente 
nos rolamentos cartuchos. É causado pelo 
desgaste interno das peças e pela perda da 
fixação axial. Causa rompimento da ponta 
do eixo e o descarrilamento do vagão.
Cartucho grimpado
Eixos
Os eixos ferroviários são forjados conforme 
norma American Association of Railroads 
– AAR e são classificados em vários graus 
conforme o tratamento térmico e a faixa de 
carbono. Os graus são os seguintes:
•• grau “F” – duplamente normalizado e 
revenido (todos os eixos para vagões 
de carga com diâmetro da parte 
central acima de 165,1 mm);
•• grau “G” – temperado e revenido;
•• grau “H” – normalizado, temperado 
e revenido.
Os eixos usados em trabalho pesado, 
tanto em locomotivas quanto em carros 
de passageiros ou vagões, podem ser de 
graus “F”, “G” e “H”.
 Importante! 
O processo de fabricação dos eixos 
segue normas internacionais, 
sendo mais conhecidas as da 
American Association of Railroads 
– AAR e as da Intemational Union 
of Railways – UIC. 
De acordo com a AAR, o aço usado 
na fabricação de eixos deve ter 
origem em alto forno, forno elétrico 
ou outro forno que trabalhe com 
redução de oxigênio. O processo 
deve garantir a inexistência de 
rechupe e segregação.
Conheça, a seguir, cada uma das etapas 
do processo de fabricação após a 
obtenção do lingote.
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
44Manutenção de Vagões
1. Forjamento: os eixos podem ser fabricados a partir de lingotes ou blocos previamente 
aquecidos em fornos. O material deverá ser reaquecido, sempre que necessário, para 
evitar trincas durante o processo de forjamento. Além disso, deve-se ter o cuidado 
necessário para evitar o superaquecimento. A redução mínima recomendada no 
processo de forjamento é de 3:1. Após o forjamento, os eixos deverão ser resfriados 
lentamente, em local coberto.
2. Tratamento térmico: após o forjamento, os eixos deverão ser reaquecidos lentamente e 
gradualmente, para garantir o refino de grão da estrutura. Os tratamentos térmicos mais 
comuns para eixos ferroviários são:
•• Normalização: os eixos são aquecidos acima da zona de transformação e resfriados 
uniformemente ao ar. Sistemas de circulação forçada de ar podem ser usados para 
acelerar o processo. A normalização de eixos é feita em torno de 550 ºC.
•• Dupla normalização: consiste em normalizar os eixos duas vezes, sendo que a 
segunda normalização é feita em temperatura menor que a primeira. Normalmente 
se atingem as propriedades mecânicas na primeira normalização, não sendo 
necessária a segunda.
3. Têmpera: realizada por imersão total da peça em óleo ou polímero, os quais 
devem possuir controle de temperatura e sistema de troca de calor para evitar 
superaquecimento do banho.
4. Revenimento: os eixos são revenidos para alívio das tensões geradas no processo de 
normalização ou têmpera.
5. Aprovação de qualidade: após a aprovação nos testes físicos e metalográficos, os eixos 
seguem para usinagem com as seguintes etapas:
•• corte dos topos dos eixos em serras de fita ou disco;
•• usinagem dos furos de centro, furos roscados nos topos, operações de desbaste e 
acabamento na parte central (as operações de furo central e furos roscados podem 
ser feitas em máquinas específicas);
•• a operação de acabamento em retifica é feita na parte das mangas (onde são 
colocados os rolamentos) e na região do guarda-pó.
Características dos eixos
GRADE
SIZE, INCHES SOLID 
DIAMETER OR THICKNESS
TENSILE 
STRENGTH 
PSI., MIN.
YIELD POINT 
PSI., MIN.
ELONGATION 
IN 2 IN., PER 
CENT, MIN.
REDUCTION 
OF AREA, PER 
CENT, MIN.OVER NOT OVER
F
(Double normalized & 
tempered)
…. 8 88,000 50,000 22 37
G
(Double normalized & 
tempered)
…. 4 90,000 55,000* 20 39
4 7 85,000 50,000* 20 39
7 10 85,000 50,000* 19 37
H
(Normalized quenched & 
tempered)
…. 7 115,000 75,000* 16 35
7 10 105,000 65,000* 18 35
45Manutenção de Vagões
Confira, na ilustração a seguir, como é realizada a distribuição de esforços no eixo.
I
Região mais crítica 
do eixo (fadiga)
Sede de rolamento 
(manga de eixo)
Máximo esforço cortante
Sede de roda
Área central
K
Mancal de rolamento
Existem dois tipos de mancal de rolamento:
•• caixa de graxa;
•• rolamento de cartucho.
O mancal do tipo rolamento de cartucho necessita de um adaptador para encaixe no 
pedestal da lateral do truque.
Os mancais são montados sob pressão, com interferência, na extremidade do eixo e têm 
como função permitir o giro com mínimo atrito, além de transferir os esforços da carga 
vindos por meio do truque para a via permanente.
46Manutenção de Vagões
Caixa de graxa
Neste tipo de montagem, o rolamento autocompensador tem sua fixação baseada na 
interferência radial, sendo colocado pelo aquecimento do anel para que se expanda e entre 
no eixo manualmente.
Caixa de graxa
Rolamento 
autocompensador
Rolamento 
autocompensador
Caixa de graxa em vista explodida
47Manutenção de Vagões
Cartucho
A montagem é feita com a prensagem do conjunto sobre o eixo. Nesse caso, a interferência 
radial é pequena, sendo a fixação realizada axialmente, com a aplicação de três parafusos no 
topo do eixo.
Cap screw Axle end cap Seal wear ring Cone Cone spacer Seal Backing ring
Seal wear ringConeCupSealLocking plate
Cartucho em vista explodida
48Manutenção de Vagões
Mas como os mancais de rolamento são classificados?
Os mancais de rolamento são classificados em função da carga por eixo transportada no 
vagão, conforme ilustração a seguir:
D
L
Mangas de eixo: D x L
Indicam a capacidade de carga 
máxima por eixo
3.3/4"x 7" = 7,5t/eixo
4.1/4"x 7" = 12t/eixo
5"x 9" = 16t/eixo
5.1/2"x 10" = 20t/eixo
6"x 11" = 25t/eixo
6.1/2"x 12" = 30t/eixo
6.1/2"x 9" = 30t/eixo
7" x 12" = 35t/eixo
1,00
A
B
C
D
E
F 
F
G
1,60
O
P
Q
R
S
T
T
U
Capacidade dos rolamentos de cartucho
Além das características de cargas, também é possível visualizar a vida útil estimada pela 
coluna L10, que, por meio de estudos de fadiga, indica a distância percorrida até que 10% 
da frota falhem. Percebe-se que os rolamentos da classe 6x11 possuem a menor vida útil. 
Confira na tabela a seguir:
Vida útil de rolamentos de cartucho (Timken)
CLASS AND SIZE
BEARING RATING
LBS. @ 500 RPM LOAD PER 
BEARING 
ASSEMBLY LBS
PERCENT 
LOADING
L10 LIFE IN MILES**
APPLICATION FACTOR AF=1.0
RADIAL THRUST
FULL LOAD
100% OF TIME
FULL LOAD
50% OF TIME
B (41/4 x 8) 26,900 6,990 12,000 44.6 *2,171,000 *4,182,900
C (5 x 9) 38,600 10,000 16,750 43.4 *2,380,500 *4,709,800
D (51/2 x 10) 41,800 10,900 21,000 50.2 *1,460,900 *2,906,900
E (6 x 11) 43,800 11,400 26,250 59.9 *811,400 *1,615,600
F (61/2 x 12) 59,700 15,500 31,500 52.8 1,353,400 2,698,800
F (61/2 x 12) 59,700 15,500 34,375 57.6 1,011,500 2,015,300
G (7 x 12) 68,600 17,800 38,000 55.4 1,214,800 2,421,900
EE 77,100 28,400 22,500 29.2 9,745,100
GG 87,300 29,700 30,000 34.4 6,279,800
*33” diameter wheels; +36” diameter wheels; 38” diameter wheels; 40” diameter wheels
**multiplying factors – AF 1.5 = 0.26,AF 1,75 = 0.16, AF 2.0 = 0.10
263,000 pounds gross rail load; 286,000 pounds gross rail load
49Manutenção de Vagões
 Relembrando! 
Nesta unidade, você estudou os componentes do vagão. 
Podem-se destacar:
 • os tipos de truque, seus componentes e a aplicação das chapas 
de desgaste;
 • o truque com o dispositivo de amortecimento e os braços para 
esquadrejamento, conhecidos como frame brace;
 • as características das rodas, como classificação, parâmetros 
dimensionais, processo de fabricação, classe e número de 
vidas, bem como os tipos de defeitos e falhas.
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
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Sistem
a de Freio
Nesta unidade, serão apresentadas as seguintes lições:
•• 3.1 Características Gerais
•• 3.2 Componentes e Dispositivos
•• 3.3 Funcionamento
3
51Manutenção de Vagões
3.1 Características Gerais
A finalidade básica do sistema de freios 
do vagão é controlar, com segurança, a 
velocidade do trem nas seguintes condições:
•• quando o trem, estando em uma 
rampa ou em nível, tiver de ser 
parado dentro dos limites de bloqueio 
estabelecidos pelos sinais de via;
•• quando sua velocidade tiver de ser 
mantida constante durante a descida 
de rampas;
•• durante o estacionamento do trem em 
trechos em nível ou em rampa;
•• por ocasião de frenagens de 
emergência, em situações de riscos 
excepcionais, que possam provocar 
grandes danos materiais ou perdas de 
vidas humanas.
Os fatores envolvidos na frenagem de um 
vagão são os seguintes:
•• Fcf = Força do cilindro de freio;
•• Fs = Força total aplicada nas sapatas 
de freio do veículo;
•• Fr = Força de retardamento total 
do veículo;
•• P = Pressão manométrica no cilindro 
de freio;
•• A = Área de atuação da pressão no 
cilindro de freio;
•• R = Relação de multiplicação das 
alavancas (timoneria) do veículo;
•• E = Eficiência do sistema de freio;
•• μ = Coeficiente de atrito entre as 
sapatas de freio e as rodas;
•• W = Peso do veículo;
•• a =Coeficiente de atrito entre as rodas 
e o trilho (aderência);
•• Fad = Força de aderência total entre as 
rodas e o trilho.
52Manutenção de Vagões
Observe, no esquema a seguir, as forças envolvidas na frenagem:
Fr
FCF = P x A
R
EA
W
α
Fs = FCF x R x E
Fr = FCF x R x E x µ
FAD = W x α
FAD
µ
Para compreender melhor o esquema anterior, é necessário saber que:
•• a relação de multiplicação das alavancas “R” é representada pelo número que indica a 
multiplicação mecânica total da força efetuada pelo cilindro de freio e que é transferida 
às sapatas de freio;
•• o número que indica a relação de multiplicação das alavancas pode ser expresso 
matematicamente pela razão de Fs por Fcf, representado pela fórmula R = Fs / Fcf;
•• os valores máximos de relação de multiplicação da timoneria são:
•• para cilindro de freio 10” X 12”: R máx. = 12,5;
•• para cilindro de freio 8” X 8”: R máx. = 10,5.
A força que realmente atua contra as rodas é menor do que o produto “Fcf x R”, devido 
às perdas existentes no sistema. No cilindro de freio, há perdas devidas à mola de retorno 
do pistão e ao atrito do copo de gaxeta contra as paredes do cilindro. Na timoneria de 
freio, há perdas devidas ao atrito dos pinos com as buchas das alavancas e dos tirantes, à 
angularidade das alavancas, à força de reação dos ajustadores de folgas etc.
Essa relação entre a força teórica e a efetivamente aplicada às sapatas é dada pela eficiência 
total do sistema de freio e inclui, basicamente, a eficiência do cilindro de freio e a eficiência 
da timoneria do veículo.
Nos sistemas de freio ferroviários, denomina-se aderência o coeficiente de atrito existente 
entre a roda e o trilho. Considerando-se o peso do veículo, chama-se força de aderência total 
roda X trilho (Fad) o produto das aderências pelo peso do veículo.
53Manutenção de Vagões
A força de aderência por roda é o valor acima dividido pelo número de rodas do veículo. 
A aderência é o fator físico que limita a capacidade de aceleração ou frenagem do 
veículo ferroviário.
Durante a frenagem, a força de retardamento das sapatas sobre as rodas (Fr) não deve ser 
superior à força de aderência (Fad). Matematicamente: Fr < Fad.
Caso a força de retardamento seja superior à aderência, as rodas deslizarão sobre os trilhos, 
com as seguintes consequências negativas:
•• calos térmicos nas superfícies de deslizamento das rodas;
•• aquecimento excessivo das rodas, que poderá provocar trincas térmicas;
•• aumento da distância de parada do veículo, pois, quando uma roda desliza, o 
coeficiente de aderência cai, aproximadamente, a um terço do coeficiente de aderência 
que existe quando a roda gira;
•• aumento do desgaste dos trilhos;
•• vibrações durante o movimento do veículo;
•• diminuição da vida útil dos rolamentos das mangas dos rodeiros;
•• despesas com a usinagem das rodas danificadas;
•• imobilização do material rodante.
Confira, a seguir, o gráfico que relaciona aderência e velocidade:
A
de
rê
nc
ia
.35
.30
.25
.20
.15
.10
.05
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 MPH
Trilho seco e com areia
Trilho seco – superfícies levemente 
contaminadas juntas em bom estado
Trilho molhado
Trilho seco – superfícies moderadamente 
contaminadas juntas em estado razoável
0 10 20 30 40 50 60 70 80 Km/h
Velocidade MPH -Km/h 
54Manutenção de Vagões
Os valores de taxa de frenagem, conforme a norma AAR, estão dispostos na tabela a seguir. Veja: 
VAGÃO VAZIO: 15% A 32% DA TARA
VAGÃO CARREGADO: 11% A 14% DO PESO TOTAL SOBRE TRILHOS
FREIO MANUAL: 10% DO PESO TOTAL SOBRE TRILHOS (MÍNIMO)
Tipos de sistemas de freio
Os sistemas de freio podem ser de:
•• capacidade simples;
•• dupla capacidade.
Capacidade simples
É aquele que transmite a força de frenagem às sapatas com uma só relação de alavancas, ou 
seja, a relação da timoneria é constante.
Dupla capacidade
É aquele que produz esforços de frenagem diferentes, de acordo com a condição de vazio 
ou carregado do vagão.
A relação a seguir define a necessidade ou não de usar um sistema de freio de dupla 
capacidade. Veja:
Peso Bruto Máximo
Tara
> 4,16
Æ Usa vazio-carregado
Determinação da utilização de Vazio-carregado
55Manutenção de Vagões
 Saiba Mais! 
Os sistemas de freio usados no Brasil são do tipo com pressão 
positiva no encanamento geral. São sistemas automáticos, 
pois aplica automaticamente os freios, caso as mangueiras ou 
a tubulação do trem se rompam. Isso é feito com um sistema 
que requer que o encanamento do trem seja carregado com ar 
para aliviar todos os freios e, quando parcial ou completamente 
descarregado, aplicá-los.
Atualmente temos uma diversidade muito grande de válvulas de freio em uso no país. No 
gráfico a seguir, podemos ver a diferença entre os tempos para a aplicação do cilindro de 
freio do último vagão (em segundos) numa composição de 150 vagões para os vários tipos 
de válvulas. Confira:
AB
ABD
ABDW
ABDX
ABDXL
DB 60
EP 60
0 50 100 150 200 250/
 (220 seg.)
 (155 seg.)
 (88 seg.)
 (55 seg. )
 (57 seg.)
 (53 seg.)
(0 seg.)
Tempo de atuação das diversas válvulas
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
56Manutenção de Vagões
3.2 Componentes e 
Dispositivos
Os principais componentes do sistema de freio são:
•• encanamento geral;
•• válvula de controle;
•• reservatório auxiliar;
•• cilindro de freio;
•• timoneria de freio.
Na ilustração a seguir, é possível localizar cada um desses componentes presentes no 
esquema das tubulações do sistema de freio DB-60:
Reservatório combinado 
(2500/3500 In` (40/57 L)
Reservatório 
auxiliar
Encanamento geral (1.1/4”)
Retentor de alívio
Reservatório de emergênciaCilindro de 
freioTorneira angular 
de 1.1/4”
Mangueira 
com bocal
(1.3/8” x 22”)
Tê de ramal
(1.1/4” x 1.1/4” x 1”)
Coletor de pó
DB 60
1”
¾”
¾”
Sistema de freio
57Manutenção de Vagões
Encanamento geral
Um dos principais componentes do sistema de freio automático é o encanamento geral, que 
consiste numa tubulação que parte das locomotivas e percorre todos os vagões da composição. 
Esse encanamento é dotado de mangueiras e torneiras para interligação entre os veículos.
Normalmente, o encanamento geral é feito de tubos extrapesados (Schedule 80), com 
especificação ASTM-A-53 grau A e raios mínimos, segundo folha E-7 da AAR. Esses tubos são 
pintados externamente e fosfatizados internamente, para evitar a oxidação.
Este componente não deve possuir conexões soldadas e, para isso, todas as uniões devem 
possuir juntas do tipo WABCOSEAL, nas quais a vedação é feita por um anel de borracha.
O encanamento geral possui uma derivação para alimentação da válvula de controle 
denominada “tê” de ramal. Antes da entrada da válvula, existe um coletor de pó para pré-
filtragem e uma torneira para isolamento da válvula, caso seja necessário isolar o freio de um 
vagão especificamente.
Válvula de controle
A válvula de controle é responsável pela aplicação e/ou pelo alívio dos freios dos vagões, sendo 
comandada pelo diferencial de pressão entre o encanamento geral e o reservatório de ar do vagão.
Normalmente existe uma válvula para cada vagão, exceto nos casos de sistema dual, como no 
caso dos vagões GDT, nos quais uma única válvula comanda os freios de uma dupla de vagões.
As etapas do funcionamento básico da válvula de aplicação e alívio são as seguintes:
1. Quando o maquinista inicia uma aplicação, ou seja, utiliza o manipulador automático da 
locomotiva para redução da pressão do encanamento geral, a válvula de controle sente a 
menor pressão do encanamento geral com relação à pressão do reservatório de ar e aplica 
os freios do vagão, enviando ar comprimido do reservatório de ar para o cilindro de freio.
2. No momento em que o maquinista posiciona o manipulador na posição de alívio, 
elevando a pressão do encanamento geral, a válvula assume nova posição, liberando o ar 
do cilindro de freio para a atmosfera.
Válvula de controle
58Manutenção de Vagões
Reservatório de ar
Também é conhecido como reservatório combinado. É dividido em duas partes: reservatório 
auxiliar e reservatório de emergência.
Este reservatório é carregado através da válvula de controle até atingir pressão igual ao 
encanamento geral, liberando ar comprimido para o cilindro de freio no momento da 
aplicação de freio do vagão.
Reservatório combinado
Cilindro de freio
É o componente responsável pelo acionamento mecânico do sistema de freio. Com o 
aumento da pressão interna, seu êmbolo avança, movimentando a timoneria de freio, e, 
consequentemente, pressionando as sapatas de freio contra as rodas.
É normalmente um cilindro de acionamento simples com retorno por mola, ou seja, quando 
os freios são aliviados, o ar comprimido interno é direcionado para a atmosfera, e a mola 
interna promove o retorno do êmbolo, afastando a sapata de freio da roda.
Cilindro de freio
59Manutenção de Vagões
Timoneria de freio
O sistema de freio de vagões de carga tem acionamento pneumático transmitido por barras 
e alavancas até atingir a pressão das sapatas nas pistas de rolamento das rodas.
Na sequência de acionamento, os componentes da timoneria de freio são:
Alavanca padrão
São duas alavancas por truque, com três pontos de fixação, que recebem acionamento do 
tirante de freio ou ajustador e o transmitem para os triângulos de freio.
Barra de compressão
É o componente da timoneria do truque que interliga as duas alavancas padrão.
Triângulo de freio
É fabricado em aço fundido e/ou chapas. É instalado no truque para transmissão simultânea 
das forças de freio às quatro rodas do respectivo truque. Possui as contrassapatas nas suas 
extremidades, para fixar as sapatas de freio e ponteiras que trabalham movimentando-se dentro 
de corrediças das laterais do truque, as quais guiam os triângulos em direção à pista da roda.
Setor do truque
Funciona como ponto de articulação da alavanca e possui furações que permitem, 
juntamente com as furações da barra de compressão, a regulagem para compensar a 
variação do diâmetro das rodas devido às usinagens sucessivas.
Timoneria de freio
60Manutenção de Vagões
Alguns testes práticos constataram que a eficiência da timoneria aumenta com o esforço 
realizado pelo cilindro de freio e com a velocidade do veículo. Por outro lado, a eficiência da 
timoneria diminui com o número de pontos de articulação (pinos/buchas) nela existente.
A eficiência de uma timoneria convencional, em função de seu estado de conservação, pode 
variar de 45% a 75%. Confira no gráfico a seguir:
max
min
max
min
Efi
ci
ên
ci
a-
 P
er
ce
nt
ua
l
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0 1 2 3 4 5 BAR 
0 10 20 30 40 50 60 70 80 PSI 
Unidade de Freio
Timoneria 
Convencional
Pressão do cilindro BAR/PSI
Eficiência da Timoneria
A timoneria possui, entre seus componentes, dois dispositivos muito importantes para o 
funcionamento adequado do sistema de freio, que são os ajustadores de folgas. Trata-se de 
dispositivos responsáveis pela correção das folgas da timoneria causadas pelo desgaste das 
sapatas de freio.
Capacidade de 
recuperação: 
19"
Capacidade de recuperação do ajustador de folga
61Manutenção de Vagões
Cuidados com a timoneria de freio
Existem alguns cuidados que devem ser tomados ao projetar as timonerias de freio. São eles:
•• Analisar cuidadosamente o espaço disponível para o projeto.
•• Verificar e calcular o movimento das alavancas, desde a condição de vagão novo até a 
condição de sapatas e rodas totalmente desgastadas.
•• Acertar a angularidade inicial das alavancas de freio, para que não ocorram choques 
destas com os suportes soldados na estrutura.
•• Realizar teste de verificação de curva mínima de projeto, com as molas na condição 
sólida, para checar possíveis interferências com partes da estrutura dos vagões.
•• Realizar teste de esforço com sapatas dinamométricas, para verificar o total de força de 
frenagem aplicada sobre as rodas (taxas de frenagem).
•• Calcular a taxa de aderência de frenagem para evitar o travamento das rodas.
•• Observar valores de taxas de frenagem.
Dispositivo vazio-carregado
É o dispositivo que proporciona o ajuste da taxa de frenagem de acordo com a carga do 
vagão. Sua utilização é necessária em vagões com relação de peso vazio-carregado menor 
que 25%. Pode ser de acionamento mecânico, utilizando o jogo de alavancas, ou de modo 
pneumático, por meio de válvulas específicas que desviam parte do ar que iria para o 
cilindro de freio para um reservatório auxiliar.
Um dos problemas que enfrentam os projetistas de vagões é conseguir um freio máximo 
efetivo em um vagão carregado e, no entanto, não causar o travamento das rodas quando 
esse vagão está vazio. Quando o equipamento de freio pneumático é de capacidade simples, 
sem dispositivo vazio-carregado, não leva em conta o carregamento do vagão e, assim, 
sempre aplicam os freios somente em proporção à queda de pressão do encanamento geral.
É desejável, para um bom manejo do trem, projetar buscando taxas de frenagem para o 
vagão carregado na faixa superior das recomendações da AAR (próximo de 14%).
Como a tendência atual é ter vagões cada vez mais leves, ao serem usadas taxas de 
frenagem muito altas para o carregado, a frenagem em vazio pode exceder os limites 
propostos pela AAR, provocando o arraste das rodas. Por essa razão, recomenda-se o uso de 
dispositivos vazio-carregado.
62Manutenção de Vagões
Comutador vazio-carregadomecânico ou automático
É um dispositivo que permite obter duas condições de força de frenagem, de acordo com as 
condições de lotação do vagão – vazio ou carregado.
Em resposta a um comando manual, o dispositivo transfere mecanicamente, de uma para 
outra posição – ambas previamente determinadas –, o fulcro ou o ponto de apoio atuante 
do par de alavancas do cilindro de freio, determinando, consequentemente, a variação do 
fator de multiplicação da força produzida pelo cilindro de freio.
O comutador vazio-carregado opera em harmonia com o freio a ar comprimido da 
composição e resiste aos choques e às vibrações a que está sujeito, sem permitir alteração 
em sua condição de vazio ou carregado.
O acionamento manual é feito por um punho, localizado nas laterais do vagão, que 
movimenta o mecanismo comutador da posição de vazio para carregado e vice-versa, por 
meio de um sistema de tirantes e alavancas.
Comutador vazio-carregado mecânico
Dispositivo vazio-carregado EL60 ou ELX
É uma válvula montada diretamente no vagão, que determina a sua condição de carga 
ao medir o quanto é necessário o movimento do braço sensor da válvula para encostar a 
travessa lateral do truque.
Se o vagão estiver carregado com 20% de seu carregamento ou mais, o movimento do braço 
sensor será restringido ao fazer contato com a travessa do truque, posicionando, assim, a 
válvula para uma frenagem de carro carregado.
Se o vagão estiver carregado com menos que 20% da sua capacidade, e a pressão do cilindro 
de freio chegar a 30 psi, não haverá redução na pressão do cilindro de freio, e o braço sensor 
poderá se mover além do ponto de câmbio.
63Manutenção de Vagões
Se o vagão estiver totalmente vazio, o braço sensor ficará com uma folga de 1/4” da 
travessa lateral do truque. Uma relação estabelecida entre a posição do braço sensor e a 
válvula proporcional do dispositivo vazio-carregado resulta na proporção vazio-carregado 
(40%, 50% ou 60%).
Dispositivo vazio-carregado pneumático
Freio manual
É o dispositivo que fica ligado à timoneria de freio e tem a função de aplicar o freio do vagão 
mecanicamente, sem o auxílio do sistema pneumático.
O freio manual é acionado em caso de estacionamento da composição onde a tração 
(locomotiva) fique desacoplada da composição e/ou nos casos em que a composição fique 
estacionada por mais de seis horas, com ou sem tração locomotiva acoplada.
Freio manual
64Manutenção de Vagões
Sistema de DDV (Detector de Descarrilamento de Vagões)
Em toda grande ferrovia, existe o risco de descarrilamento, adernamento e/ou tombamento 
de vagões. Esses tipos de acidentes podem trazer prejuízos impessoais, ambientais e, 
principalmente, pessoais.
Com o objetivo de minimizar os efeitos de um acidente, o DDV tem a função de aplicar o 
freio pneumático na composição no momento do descarrilamento do rodeiro do vagão, 
parando-o e evitando que o trem percorra uma grande distância com o rodeiro descarrilado.
Alça de acionamento Diferença de altura aciona o DDV
Ele possui um suporte instalado na viga central do vagão e um ponto fusível, extremamente 
frágil, que rompe e libera o ar do encanamento geral no momento em que quebra. O 
acionamento do fusível é feito por uma alça que envolve o eixo e que, no descarrilamento, 
é forçada por ele. Há também uma torneira de isolamento para poder interromper a 
passagem de ar, no caso de rompimento do fusível.
65Manutenção de Vagões
3.3 Funcionamento
O funcionamento do sistema de freios 
envolve algumas etapas, que serão 
abordadas a seguir.
Carregamento
Com o manipulador de freio na posição de 
marcha, o ar proveniente do compressor 
é direcionado ao reservatório principal 
e flui através do encanamento principal, 
vindo a atuar no manômetro e na válvula 
reguladora, que deve estar regulada para 
90 psi e aberta.
O ar passará através de ramificações e 
fluirá para o reservatório equilibrante, o 
manômetro, a câmara do diafragma da 
válvula reguladora e a frente do pistão da 
válvula relé. Forma-se, então, uma pressão 
que curvará o diafragma e arrastará a válvula 
relé, possibilitando a passagem do ar para o 
encanamento geral, o manômetro e a parte 
de trás do diafragma do pistão.
O ar comprimido vindo do encanamento 
geral atuará na frente do pistão da válvula 
de controle. Estando na posição de 
carregamento e alívio, o ar comprimido 
fluirá através da ranhura de alimentação 
existente na bucha do pistão, indo 
carregar a câmara da válvula de gaveta e o 
reservatório auxiliar com a mesma pressão 
do encanamento geral.
Nessa posição, o cilindro de freio estará 
ligado à atmosfera por meio da cavidade 
de descarga existente na válvula de gaveta, 
e o manômetro do cilindro de freio estará 
acusando zero.
Serviço
Levando-se o punho do manipulador 
automático para a posição de redução 
mínima ou zona de aplicação, será 
permitida uma folga na haste da válvula 
reguladora que abrirá a válvula de 
descarga, ocasionando queda de pressão 
na frente do pistão da válvula relé.
Como a pressão do equilibrante tornou-
se menor que a do encanamento geral, 
o pistão da válvula relé movimenta-
se, reduzindo a pressão de todo o 
encanamento geral. Essa queda de 
pressão na frente do pistão da válvula de 
controle causa um desequilíbrio entre 
o reservatório auxiliar e o encanamento 
geral, provocando o movimento do pistão 
da válvula de controle.
66Manutenção de Vagões
Com esse movimento, o pistão arrastará a válvula de gaveta e a graduadora, fechando a 
passagem do cilindro de freio para a atmosfera e abrindo uma passagem de reservatório 
auxiliar para o cilindro de freio, ocasionando uma aplicação de freio.
Recobrimento
Quando a pressão do ar do equilibrante que está fluindo para atmosfera torna-se 
ligeiramente inferior à tensão da mola, a válvula de descarga interrompe a passagem do ar 
do equilibrante para a atmosfera.
Fechada a válvula de descarga, o ar do equilibrante e da frente do pistão da válvula relé se 
estabiliza. Como o ar do encanamento geral continua fluindo para a atmosfera, ocorre um 
desequilíbrio de pressão, que provoca o movimento do pistão da válvula relé, fechando a 
comunicação do encanamento geral para a atmosfera.
Ao interromper a passagem do encanamento geral, o pistão se estabiliza na posição de 
recobrimento, porque houve o equilíbrio da pressão entre o equilibrante e o encanamento geral.
Cessando a redução de pressão do encanamento geral, a pressão se estabiliza. Como o ar do 
reservatório auxiliar continua fluindo através do orifício de serviço da válvula de gaveta para o 
cilindro de freio, os volumes do reservatório auxiliar e do cilindro de freio tendem a equilibrar 
suas pressões. Porém, tão logo a pressão do reservatório auxiliar se torne ligeiramente inferior 
à pressão do encanamento geral, essa diferença de pressão fará com que o pistão da válvula 
de controle se desloque para o sentido contrário, arrastando a válvula graduadora e fechando 
o orifício de serviço. Nessa posição, os freios permanecem aplicados.
Emergência
No caso de emergência pelo manipulador ou por rompimento das mangueiras, o ar do 
encanamento geral fluirá rapidamente para a atmosfera. Com a queda de pressão do 
encanamento geral, haverá uma queda brusca na frente do pistão da válvula de controle, 
provocando o pronto deslocamento do pistão da válvula de gaveta, por meio da pressão 
do ar do reservatório auxiliar que atua do lado oposto, arrastando-os de encontro à válvula 
graduadora e comprimindo-a.
Com esse movimento, é estabelecida a comunicação do reservatório de emergência para o 
cilindro de freio por meio de uma passagem ampla, que existe por trás da válvula de gaveta. 
Então, o ar do reservatório de emergência fluirá para o cilindro de freio até estabelecer o 
equilíbrio de pressão entre esses dois volumes.
67Manutenção de VagõesRelembrando! 
Nesta unidade, você estudou o sistema de freio do vagão. Podem-se destacar:
 • a finalidade básica do sistema de freios do vagão, bem como os 
fatores envolvidos na frenagem;
 • as responsabilidades de cada componente na aplicação do freio de 
vagões;
 • os tipos de dispositivos inseridos no processo de frenagem, com 
suas respectivas funções e indicações;
 • as etapas do funcionamento de freios com a descrição detalhada 
do percurso do ar e a ativação de cada componente do sistema 
durante a frenagem.
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
Inserir Imagem
M
odos de Falh
as
Nesta unidade, serão apresentadas as seguintes lições:
•• 4.1 Falhas nos Componentes e Dispositivos
•• 4.2 Falhas no Sistema de Freio
4
69Manutenção de Vagões
4.1 Falhas nos 
Componentes e 
Dispositivos
Conheça, a seguir, os modos de 
falhas normalmente identificados nos 
componentes e dispositivos do vagão.
Desgaste e fadiga na aranha e na 
suspensão de truque
Os principais modos de falha dos 
componentes da aranha e da suspensão 
do truque são o desgaste e a fadiga. Neste 
último caso, o resultado é catastrófico, pois 
uma fratura da travessa ou lateral ocasiona 
um descarrilamento de graves proporções. 
Para minimizar esse risco, é de grande 
importância a garantia das características 
de fabricação em conformidade com as 
normas da AAR.
 Importante! 
As travessas e laterais obedecem 
à especificação AAR-M-210 para 
aços fundidos. Os fabricantes, as 
fundições, os materiais e os projetos 
devem corresponder às normas AAR 
M-201, M-202, e/ou M-203 e M-210. 
Já as travessas e laterais devem ser 
fabricadas em aço grau B ou C.
As peças feitas em grau B, normalizado 
ou normalizado e revenido, têm dureza 
entre 137 a 208 BHN (escala Brinell) e são 
testadas de acordo com a norma ASTM 
A370. A composição química, as análises e 
a frequência dos testes devem cumprir a 
especificação M-201, não devendo exceder a:
Tabela de Limites aceitáveis - Grau B
CARBONO, MÁX. % 0,32
MANGANÊS, MÁX. % 0,90
FÓSFORO, MÁX. % 0,04
ENXOFRE, MÁX. % 0,04
SILÍCIO, MÁX. % 1,50
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
70Manutenção de Vagões
O ensaio de tração deve ser conduzido de acordo com ASTM A 370 (última revisão). Veja os 
limites especificados na tabela a seguir:
LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO, PSI 70,000
LIMITE DE ESCOAMENTO, PSI 38,000
ALONGAMENTO A 2”, % 24
ESTRICÇÃO, % 36
Teste estático da travessa
Teste de fadiga na lateral do truque
Os estudos mostram que, especificamente no caso da lateral, a mudança no pacote de molas 
de suspensão aumenta significativamente a vida em fadiga, pois evita a ocorrência de mola 
sólida (deflexão de todo o curso livre), que causa esforços pontuais de grande intensidade. 
Essa modificação permitiria uma vida similar à da travessa.
71Manutenção de Vagões
 Importante! 
Tanto as laterais quanto as travessas possuem chapas de desgastes 
que podem ser substituídas quando atingem os limites de desgaste. 
As chapas de desgaste devem obedecer às especificações mínimas 
de resistência ao desgaste (mínimo SAE 1045, com exceção à chapa 
de apoio do pedestal SAE1020). Em algumas situações, é utilizado o 
aço manganês (Hadfield). As peças também podem ser recuperadas 
por soldagem, dependendo da área desgastada.
As tolerâncias de folgas estão definidas na AAR e no manual do fabricante. Veja, na ilustração 
a seguir, um exemplo de dimensões e calibres definidos pela AAR:
37.5 Contour Gauge 
A.S.F. Ride Control 
Truck Bolstier
c
Z
75
Y
38 R
19
19 R
1.688
25 R
25 R
37.50
2.00
x
1.75 75
2.31
38 R
19 R
A
1.
00
7.
50
1-7927
Scribe Line 
Both Sides.
A.A.R. Standard M.214 Acceptance: 
Slope Angle ±1.50
A.A.R. REE. EC - 1150
w
B
Teste de fadiga na lateral do truque
STANDARD BOLSTIER DESIGNS
LINE NO
TYPE OF TRUCK A B C MARKING
70 TON AND 100 TON 
all Designs 125 TON – Grade “C” Only. 4.125 1.00 17.50 70, 100 & 125 TON 1
Atenção! 
Importante! 
Saiba Mais! 
Recordando! 
0-126-122
72Manutenção de Vagões
Os ângulos das chapas de desgaste das bolsas das travessas (onde trabalham as cunhas) 
também devem ser calibrados.
Observe, na figura a seguir, como acontece a fixação de uma chapa de desgaste:
Desgaste do sistema de amortecimento
As cunhas de fricção, as chapas laterais e as chapas da bolsa da travessa desgastam-se 
com o uso. A maneira correta e mais simples de verificar esses desgastes é pelo gabarito. 
Conhecido como “bigode” (mustache), é uma forma visual que verifica a distância das cunhas 
em relação à face superior da travessa central. Se o gabarito apoiar no ponto central inferior 
e não encostar simultaneamente nas duas cunhas, significa que as peças estão em bom 
estado. Caso o gabarito apoie-se nas cunhas e também na parte central, ou fique suspenso 
no centro, é sinal de que as cunhas estão gastas. Nesse caso, há redução da capacidade de 
amortecimento da suspensão e, como consequência, há redução na habilidade de passar 
sobre imperfeições de linha, podendo causar acidentes ferroviários.
Para corrigir esses problemas, é preciso desmontar o truque e substituir as cunhas e as 
chapas de desgaste.
Veja, na ilustração a seguir, o posicionamento do gabarito.
Friction Plate
Gauce 
Applied
Limit of Wear 
Indicator Groove
Friction Shoe
Y
X
Z
73Manutenção de Vagões
Nas ilustrações a seguir, é possível perceber a diferença entre uma cunha em bom estado e 
uma gasta. Veja:
Y
X
Z
Y
X
Z
Cunha boa
Cunha gasta
Algumas cunhas possuem marcas de desgaste que facilitam a avaliação visual, conforme é 
mostrado na ilustração a seguir:
NOTA: Na condição de desgaste máximo da cunha, ainda há controle, porém este 
estará próximo do limite, devendo a cunha ser substituída.
Parte superior do 
indicador da cunha
Parte inferior do 
indicador da cunha
Parte inferior do 
indicador da cunha no 
limite de peça gasta
Borda superior da 
travessa
Indicador de desgaste 
da cunha na posição 
de peça nova
Indicador de desgaste 
na condição de peça 
gasta em relação à 
travessa
Furos de Controle de Desgaste 
74Manutenção de Vagões
Limite de desgaste para cunhas
Existe um limite de desgaste para as cunhas que deve ser obedecido rigorosamente. Para 
compreender melhor, observe as figuras a seguir:
Friction 
Casting
Any Limit of 
Wear Indicator 
Obliterated
Friction 
Casting
Any Limit of 
Wear Indicator 
Obliterated
Desgaste 
Max . = 8mm
Cunha Ride Control Cunha Barber
Trincas
São falhas que ocorrem na estrutura fundida em regiões críticas. A trinca de um componente 
pode ter como consequência o descarrilamento ou um acidente de maior relevância, pois a 
peça em questão pode funcionar como alavanca para o restante do trem que segue atrás.
A única medida corretiva para esse tipo de problema é a substituição da peça e o 
sucateamento posterior.
Lateral fraturada
75Manutenção de Vagões
Quebra do ampara-balanço
As soldas de fixação das bases dos ampara-balanços podem trincar e levar à perda do 
conjunto. Consequentemente, o vagão ficará sem o limitador de balanço lateral.
A perda do ampara-balanço pode levar ao descarrilamento ou mesmo a um acidente de 
maior relevância.
Como medida corretiva, é necessário remover a solda e fazer nova soldagem. Essas trincas 
ocorrem, principalmente, devido a falhas no processo de soldagem.
Base do ampara-balanço solta
Perda dos parafusos de fixação do prato de pião
Os parafusos de fixação cisalham em uso, podendo, em casos extremos, soltar totalmente o 
prato e causar um acidente.
A correção é feita pela substituição dos parafusos e pela aplicação do torque