mecanica AULA3

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TRANSMISSÃO
AULA 3
 
 
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Prof. Rogério Natal Bez Birolo
CONVERSA INICIAL
CÂMBIO MECÂNICO
Os automóveis têm sofrido uma grande evolução técnica desde
os primeiros modelos produzidos. No meio disso, o câmbio mecânico
se destaca. Apesar de novas tecnologias de câmbio automatizado e
automático, este resiste ao tempo e continua sendo aplicado na
maioria dos veículos nacionais, pois oferece às montadoras e clientes
um ótimo custo-benefício.
TEMA 1 – O CÂMBIO MECÂNICO
1.1 INTRODUÇÃO
O câmbio mecânico – conhecido popularmente como câmbio
manual – transmite a rotação do motor/embreagem para o
diferencial. Trata-se do conjunto de elementos responsável por variar,
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convenientemente, a relação entre o número de rotações do motor e
o número de giros da roda motriz do veículo.
Figura 1 – Câmbio mecânico
Créditos: GRZEGORZ/Shutterstock.
1.2 SISTEMA FORMADO POR ENGRENAGENS
As engrenagens são amplamente utilizadas no câmbio mecânico.
Elas cumprem várias tarefas importantes; dentre elas, a mais
importante é reduzir a transmissão do movimento gerado pelo
motor. Isso é essencial porque, se o motor gira muito rapidamente,
consegue fornecer energia suficiente para um dispositivo, mas não
consegue dar o torque necessário.
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O objetivo principal de um sistema formado por engrenagens é
multiplicar o torque gerado pelo motor, ou seja, ampliar a força
resultante para que esta realize determinado trabalho. Em qualquer
engrenagem, a relação de transmissão é determinada pela distância
do seu centro até o ponto de contato no “dente” da engrenagem.
Figura 2 – Sistema de engrenagens
Créditos: KVSAN/Shutterstock.
1.3 DISPOSIÇÃO DO CÂMBIO MECÂNICO
Podemos ter duas disposições do câmbio mecânico nos veículos:
câmbio na transversal e câmbio longitudinal. Vejamos cada um em
detalhes.
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1.3.1 DISPOSIÇÃO DO CÂMBIO NA TRANSVERSAL
A disposição desse tipo de câmbio nos automóveis é
perpendicular ao comprimento do carro. O câmbio (árvores e
componentes) está disposto na esquerda e é comumente encontrado
em carros com tração dianteira. Nesses casos, o câmbio fica alojado
entre as rodas dianteiras.
Esse tipo de disposição deixa o conjunto motriz mais compacto,
reduzindo o espaço utilizado no vão do motor.
Figura 3 –Câmbio na transversal
Créditos: One Photo/Shutterstock.
1.3.2 DISPOSIÇÃO DO CÂMBIO NA LONGITUDINAL
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Carros com disposição do câmbio na longitudinal têm o motor
na frente e tração traseira, sendo encaixado na linha central do carro,
com o câmbio quase que na parte central e um eixo de transmissão
(cardan) que vai até o eixo traseiro (diferencial).
Em alguns modelos a transmissão fica disposta na longitudinal, e
a tração é dianteira (modelos antigos da VW), mas hoje esse tipo de
disposição está em desuso, pois ocupa mais espaço no cofre motor.
Figura 4 – Câmbio na longitudinal
Créditos: Chere/Shutterstock.
O câmbio na transversal tem mais espaço para distribuir o peso
do veículo, afetando diretamente a relação peso-potência do
automóvel. Carros menores, de passeio e de menor valor, optam
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sempre pelo câmbio na transversal, já o longitudinal, por ocupar mais
espaço, tende a ser usado por carros maiores e mais potentes.
TEMA 2 – COMPONENTES DO CÂMBIO
MECÂNICO
2.1 INTRODUÇÃO
O câmbio mecânico é composto de vários componentes que,
juntos, permitem acoplar e desacoplar as engrenagens de suas
respectivas árvores, alterando a relação de transmissão e
incrementando o torque conforme a necessidade do condutor.
2.2 COMPONENTES DO CÂMBIO MECÂNICO
O câmbio mecânico é composto basicamente de:
Carcaça: a carcaça do câmbio e fábrica em alumínio (liga) ou ferro
aloja e protege todos os componentes internos do câmbio. Na
carcaça são efetuadas usinagens de altíssima precisão (mancal de
rolamento) para o perfeito alinhamento das árvores;
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Figura 5 – Carcaça
Créditos: Dima Aletskyi/Shutterstock.
Árvore primária: também conhecida como eixo-piloto, acopla-se
à embreagem (disco) por meio de suas estrias, das quais recebe o
torque do motor e transmite a árvore secundária. Dependendo do
tipo de caixa de mudanças (câmbio), da posição do motor e do
tipo de tração do veículo, a forma da árvore primária varia em
comprimento e diâmetro do eixo, em tipos de engrenagens e
números;
Árvore secundária: a árvore secundária recebe a rotação da
árvore primária e a transmite para o diferencial. Conforme a
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relação de cada marcha, a rotação e o torque transmitido se
alteram;
Figura 6 – Árvore primária e árvore secundária
Créditos: Javier Crespo/Shutterstock.
Luva de engate: a luva é responsável por acoplar a engrenagem
à árvore primária ou secundária, ligando o cubo à engrenagem
por meio de suas estrias. Na parte externa temos o canal de
alojamento do garfo;
Cubo: o cubo se acopla à árvore primária ou secundária por meio
de suas estrias na parte interna. No diâmetro externo, temos
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ranhuras nas quais as luvas se encaixam e fazem o deslizamento,
impulsionadas pelo garfo para acoplar as marchas;
Figura 7 – Luva de engate e cubo
Créditos: Marekusz/Shutterstock.
Hastes de seleção e engate: a haste serve de apoio para os
garfos, e são eles que determinam, com suas ranhuras, o
acoplamento perfeito das marchas;
Garfo seletor: o garfo se acopla à luva e às hastes de seleção e
engate. Com o garfo, é possível selecionar as marchas;
Rolamentos: nas extremidades das árvores, temos os rolamentos
que servem de ponto de ancoragem/deslizamento, e seu apoio
está na carcaça do câmbio;
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Figura 8 – Hastes de seleção e engate, garfo e rolamentos
Créditos: Oleksandr/Shutterstock.
Anel sincronizador: o anel sincronizador facilita o engrenamento
entre a luva e a engrenagem correspondente a ela. Quando a luva
se desloca, o anel sincronizador também se desloca, atuando
sobre o cone sincronizador, igualando a rotação da árvore com a
rotação da engrenagem (reduzindo e freando a engrenagem) e
permitindo um acoplamento suave. Geralmente, o número de
anéis corresponde ao número de marchas sincronizadas. Para
cada luva pode existir um ou dois anéis. No caso de existirem
dois, a luva comanda o movimento de duas marchas;
Figura 9 – Cone sincronizador e anel sincronizador
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Crédito: Elias Aleixo.
Engrenagens: existem engrenagens de dentes retos e de dentes
helicoidais. As primeiras geralmente são usadas em marchas que
não precisam ser utilizadas em períodos de longo engrenamento
(marcha a ré) porque, quando engrenadas, produzem ruído
continuo (retos). Nas segundas, o contato se dá por pontos na
face do dente, diminuindo consideravelmente o ruído gerado por
elas.
Figura 10 – Dentes helicoidais e dentes retos
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Créditos: Yanik88/Shutterstock.
As diferentes combinações formadas pelas engrenagens do
câmbio são chamadas de marchas e determinam a força e a
velocidade transmitida às rodas motrizes do veículo.
TEMA 3 – FUNCIONAMENTO DO CÂMBIO
MECÂNICO
3.1INTRODUÇÃO
Como sabemos, a árvore primária recebe o torque motriz pelo
conjunto de embreagem que se acopla ao volante do motor e
transmite-o à árvore secundária que, por sua vez, o transmite ao
diferencial.
3.2 FUNCIONAMENTO
As marchas variam ao combinar as engrenagens da árvore
primária com as da árvore secundária, formando uma relação entre si,
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quanto ao seu diâmetro, para cada marcha solicitada pelo condutor
do veículo.
Ponto morto: com o veículo parado e a embreagem conectada, a
alavanca de mudanças deve ser colocada em ponto morto, ou
seja, num ponto que não permita que o torque motriz seja
transmitido à árvore secundária. Portanto, quando está em ponto
morto, a alavanca de mudanças desliga a árvore secundária.
Nesse caso, o torque motriz chega somente até a árvore primária,
porque não há engrenagens engatadas. Lembre-se que todas as
engrenagens giram sobre a árvore sem ter acoplamento de pares
de engrenagens. Sempre teremos, em um conjunto de
engrenagem, uma fixa a uma árvore (por meio de estrias) e outra
livre sobre rolamento ou mancal. o que vai torná-la fixa é
justamente o acoplamento com a luva, transformando-se assim
numa relação de marchas;
Primeira marcha: é uma marcha de baixa velocidade e de torque
mais elevado, porque resulta da combinação da menor
engrenagem da árvore primária com a maior engrenagem da
árvore secundária, e o torque motriz é transmitido pela árvore
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secundária num processo de redução de velocidade. Em veículos
pesados (fora de estrada), podemos encontrar engrenagens de
dentes retos nessa marcha, pois precisamos de uma maior área
de contato dos dentes, evitando sua quebra pelo torque elevado
transmitido;
Segunda marcha: é uma marcha de velocidade um pouco maior
do que a primeira e de menor torque, porque resulta da
combinação da engrenagem média da árvore primária com a
engrenagem média-grande da árvore secundária;
Terceira marcha: tem velocidade um pouco maior que a segunda
e tem menor torque, porque resulta da combinação da
engrenagem média-grande da árvore primária com a
engrenagem média da árvore secundária;
Quarta marcha: tem velocidade maior que a terceira e tem
menor torque, porque resulta da combinação da engrenagem
grande da árvore primária com a engrenagem pequena da árvore
secundária;
Quinta marcha: na maioria dos câmbios, é externa à carcaça do
câmbio. Tem velocidade bem maior que a quarta e tem torque
bem inferior. Temos como exemplo um câmbio nacional, cuja
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relação da quinta marcha é 0,76:1; ou seja, a árvore primária da
0,76 volta para uma volta na secundária. Temos então uma
velocidade alta do veículo, mas com baixo torque;
Marcha a ré: quem não conhece o funcionamento de um
automóvel costuma acreditar que a inversão do movimento do
veículo ocorre no motor, ou seja, o motor inverte seu sentido de
trabalho, mas isso é impossível no motor de combustão interna.
Essa inversão ocorre dentro do câmbio.
A marcha a ré faz o veículo se movimentar para trás. Para que
isso aconteça, é necessário inverter o sentido de rotação da árvore
secundária. Para inverter o sentido de rotação da árvore secundária,
entre as engrenagens da árvore primária e secundária – que formam
o conjunto “da ré” – é engrenada uma terceira engrenagem que, além
de fazer a inversão, causa uma grande redução de velocidade da
árvore secundária. Geralmente o conjunto da ré é composto de três
engrenagens de dentes retos, por isso é mais ruidoso se comparado
às demais marchas.
Figura 11 – Primeira à quinta marcha e marcha a ré
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Créditos: Javier Crespo/Shutterstock.
Para evitar que duas marchas sejam engrenadas ao mesmo
tempo, existem, na tampa da caixa de mudanças e na própria carcaça,
dispositivos de travamento que controlam as hastes de seleção e
engate para que atuem sempre em função de uma só marcha de
cada vez. Esse travamento é feito por meio de pinos (retém) que
funcionam em sulcos existentes nas hastes. A haste central
geralmente é perfurada transversalmente ao comprimento do eixo, e
nessa perfuração se localiza o pino de travamento. Nas hastes
existem cavidades em que se encaixam pequenas esferas, travadas
por molas. A finalidade dessas esferas é dificultar o deslocamento das
hastes, de suas posições, quando uma marcha é engrenada,
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permitindo que isso aconteça somente se a alavanca for acionada
pelo motorista.
Podemos encontrar alguns projetos nacionais de câmbio
mecânico com a sexta marcha. O escalonamento gradual que uma
relação de seis marchas proporciona faz com que a montadora
consiga aproveitar melhor a curva de torque e de potência do motor,
resultando num carro mais econômico.
TEMA 4 – LUBRIFICAÇÃO DO CÂMBIO
MECÂNICO
4.1 INTRODUÇÃO
No interior de um câmbio mecânico temos peças em movimento
(engrenagens, árvores etc.) – movimento este transmitido pelo motor
que passa pela embreagem –, chegando finalmente ao câmbio. Para
evitar o desgaste dessas peças, necessitamos de um sistema de
lubrificação eficiente, que proporcione uma vida longa.
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4.2 PROPRIEDADE DO ÓLEO LUBRIFICANTE DO
CÂMBIO MECÂNICO
O câmbio mecânico é um sistema complexo com uma grande
quantidade de elementos mecânicos que variam entre engrenagens,
rolamentos, árvores, luvas hastes etc. Todos esses membros requerem
uma quantidade e qualidade de lubrificante para evitar problemas de
desgaste ou até mesmo travamento por ineficiência da lubrificação.
Assim, o lubrificante tem um papel muito importante dentro do
câmbio.
Vejamos agora algumas propriedades do lubrificante do câmbio
mecânico:
Viscosidade: é uma medida da resistência dos lubrificantes ao
escoamento. Também define a capacidade do lubrificante para
suportar cargas. O lubrificante forma uma camada de película
entre as superfícies de contato que impede o contato de metal
com metal. Óleos grossos são mais viscosos, e os finos, menos
viscosos. Os óleos das engrenagens são normalmente mais
espessos e tendem a:
Carregar ou suportar cargas pesadas;
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Carregar e transferir o calor gerado nas engrenagens;
Aderir às engrenagens porque a maioria tende a operar em
altas velocidades.
Índice de viscosidade: é uma medida da resistência dos
lubrificantes à mudança de viscosidade com variações de
temperatura. Os lubrificantes tendem a diminuir com o aumento
de temperatura. Um lubrificante com índice de viscosidade
superior a 90 é considerado bom para aplicações de engrenagem.
Essa propriedade é importante para manter a qualidade do
lubrificante em altas temperaturas;
Ponto de despejo: indica a menor temperatura a que o
lubrificante pode fluir. Costuma ser considerado para caixas de
marchas que funcionam a temperaturas inferiores a zero.
Todo tipo de lubrificante utilizado em um câmbio mecânico deve
ter especificação técnica do fabricante para que tenha vida longa.
Alguns exemplos de lubrificante para câmbio mecânico:
Óleo lubrificante Texaco TGF 80W90;
Óleo de engrenagens e câmbio Texaco TGF;
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Óleo de engrenagem 80W90: formulado com básicos minerais e
aditivos balanceados para lubrificar transmissões manuais;
TGF óleo de engrenagem: recomendado para diversos modelos
de transmissões manuais encontradas em pickups, caminhões
leves, vans e micro-ônibus, quando especifica um produto de
classificação API-GL3 e viscosidade SAE 80W90;
TGF óleo de engrenagem – não deve ser utilizado emdiferenciais
convencionais ou autoblocantes. TGF óleo de engrenagem é
recomendado quando a aplicação indica API e GL-3.
4.3 REVISÃO E TROCA DO ÓLEO EM CÂMBIO
MECÂNICO
Embora não seja do conhecimento da maioria dos motoristas, o
óleo do câmbio precisa ser revisado. A manutenção preventiva deve
ser feita de acordo com os prazos definidos pelo fabricante para
impedir que o câmbio quebre. É importante verificar o nível de óleo
do câmbio, pois em caso de vazamento a falta do lubrificante pode
comprometer a lubrificação dos componentes.
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Se o nível estiver baixo, verifique se existe vazamento. Cada carro
tem um local para a verificação. A verificação do nível deve ser feita
periodicamente, a cada 10 mil quilômetros ou conforme o fabricante.
O lubrificante do câmbio tem a durabilidade bem maior que o óleo
do motor, pois não temos queima nem contaminação em seu interior.
O prazo médio para a troca é de 100 mil km ou três anos,
podendo variar de acordo com o uso do veículo. A substituição é
necessária porque o lubrificante antigo, com o passar do tempo,
perde as propriedades (viscosidade, índice de viscosidade e ponto de
despejo) e pode provocar ruídos e desgaste acentuado nas
engrenagens e demais componentes.
Troca-se o óleo removendo o bujão de esvaziamento, localizado
na parte mais baixa do câmbio. Escoado todo o óleo, o bujão deve
ser montado com uma nova arruela de vedação, aplicando-se o
aperto correto (torque) conforme especifica o fabricante. O nível de
óleo deve ser controlado pelo próprio bujão de enchimento (Figura
12).
Figura 12 – Revisão e troca de óleo
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Crédito: Elias Aleixo.
4.4 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO CÂMBIO
MECÂNICO
Podemos ter três formas de lubrificação de um câmbio mecânico
conforme o projeto/aplicação:
1.  Lubrificação por salpique:  nesse sistema o óleo é
espalhado dentro do câmbio, devido ao movimento dos seus
componentes. As engrenagens da árvore secundária ficam
parcialmente imersas no óleo que se encontra na parte inferior da
carcaça do câmbio. Dessa forma, joga-se óleo para todos os
lados, devido à movimentação de rotação (esguicho, respingo);
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2.  Lubrificação por pressão:  nesse sistema, o óleo
lubrificante é impulsionado sob pressão para diversas partes do
câmbio por uma bomba de óleo. O óleo lubrificante chega aos
pontos de lubrificação por galerias na carcaça do câmbio,
chegando a locais de difícil acesso, onde a lubrificação por
salpique não consegue lubrificar;
3.  Lubrificação mista: é o sistema que lubrifica algumas
partes por salpique e outras partes por pressão, unindo os dois
sistemas anteriores.
O sistema mais eficiente é o misto, pois combina a melhor
eficiência de ambos os sistemas.
TEMA 5 – POSSÍVEIS FALHAS NO CÂMBIO
MECÂNICO, DICAS E CUSTO DE MANUTENÇÃO
5.1 INTRODUÇÃO
Podemos ter algumas falhas ao longo da vida de um câmbio,
que podem ser provocadas por deficiência de material, causadas pelo
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condutor do veículo ou até mesmo por falta de manutenção. Esses
descuidos podem gerar grandes prejuízos ao fabricante ou ao
proprietário do veículo ao longo da vida do câmbio.
5.2 FALHAS NO CÂMBIO MECÂNICO
Algumas falhas podem indicar que é hora de parar o veículo e
verificar o desgaste das peças para evitar problemas ainda maiores.
Vejamos agora as falhas mais recorrentes de um câmbio.
Figura 13 – Câmbio com defeito
Créditos: The Five Aggregates/Shutterstock.
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5.2.1 O ENCAIXE DE MARCHA NÃO OCORRE
SUAVEMENTE, E SIM “ARRANHANDO”
Possíveis causas:
Anel sincronizador gasto;
Anel sincronizador com superaquecimento;
Anel sincronizador empenado;
Dentes de engate gasto;
Luva gasta;
Cubo gasto;
Problemas na embreagem;
Óleo lubrificante inadequado (fora de especificação).
5.2.2 A MARCHA NÃO ENGATA
Possíveis causas:
Desgaste de luva;
Desgaste de cubo;
Nível baixo de óleo lubrificante;
Óleo lubrificante inadequado (fora de especificação);
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Cabos desregulados;
Problema de embreagem.
5.2.3 MARCHA ESCAPANDO
Possíveis causas:
Engrenagens desgastadas;
Luva do anel sincronizador danificada;
Garfos de acoplamento das marchas danificados;
Trambulador com problemas.
5.2.4 RUÍDO NA CAIXA DE MUDANÇAS
Possíveis causas:
Rolamento danificado;
Nível de óleo abaixo do normal;
Engrenagens desgastadas;
Roletes quebrados;
Dentes de engrenagens quebrados.
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5.2.5 VAZAMENTO DE ÓLEO
Possíveis causas:
Vazamento pelos retentores;
Vazamento pela tampa da quinta marcha;
Vazamento entre as duas partes da carcaça;
Falha de fundição na carcaça do câmbio;
Corrosão da carcaça do câmbio.
5.2.6 DESGASTE PREMATURO DAS ENGRENAGENS E
DEMAIS COMPONENTES
Possíveis causas:
Óleo lubrificante contaminado;
Óleo lubrificante fora de especificação;
Óleo lubrificante vencido.
5.3 DICAS PARA NÃO TER PROBLEMAS COM CÂMBIO
MECÂNICO
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A seguir, algumas dicas para não ter problemas com o câmbio
mecânico:
Evite reduções bruscas sem usar a embreagem;
Não deixe a marcha arranhar antes de engatar;
Não mantenha o pé apoiado na embreagem;
Fique atento a barulhos;
Mantenha o trambulador regulado;
Não deixe a mão sobre a alavanca se não for necessário.
5.4 CUSTO DE MANUTENÇÃO DO CÂMBIO MECÂNICO
É natural que a manutenção de um câmbio mecânico seja menos
complicada se comparada a um câmbio automatizado ou automático.
O câmbio mecânico proporciona menos custo, normalmente
contando com reparos mais rápidos e valores bem acessíveis de
manutenção.
Os modelos automáticos ou automatizados são mais robustos e
exigem uma especialização mais aprofundada em vários sentidos.
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Esse tipo de cuidado representa um custo maior, seja por ser um tipo
de câmbio mais específico ou por ter peças mais caras.
Como a elaboração do câmbio manual é mais simples, a troca e
manutenção são bem mais fáceis, reduzindo consideravelmente os
custos.
FINALIZANDO
Nesta aula apresentamos o câmbio mecânico e o conhecimento
teórico necessário para desempenhar as atividades práticas de
reparação conforme as exigências do mercado automotivo.
REFERÊNCIAS
COSTA, P. G. A bíblia do automóvel. [S.l.]: [s.n.], 2001-2002.
Edição eletrônica.
CUNHA, L. S. Manual prático do mecânico. 7. ed. São Paulo:
Hemus, 1972.
O LIVRO DO AUTOMÓVEL. Seleções do Reader’s Digest, 1976.
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PETROBRAS. Lubrificantes: fundamentos e aplicações – gerência
industrial/área de tecnologia de lubrificantes. Rio de Janeiro:
Petrobras, jan. 1999.