Artigo camisas de pistão

Prévia do material em texto

Faculdade Estácio de Belém
Engenharia Mecânica
Disciplina: Motores e Combustão
		Professor: Roger Cruz
CAMISAS DE PISTÕES
Welliton Moises Barra dos Santos
Matricula: 201702447057
engmecwb@outlook.com
Introdução 
As camisas são componentes estáticos que são integrados aos blocos de motores, formando assim um sistema fechado onde ocorrem os processos termodinâmicos em seu interior com auxílio do pistão. Este componente é o responsável por promover a troca térmica gerada no processo de combustão do motor, que pode ser agrupado com mecanismos de refrigeração, tanto água quanto ar, por meio de aletas, a fim de promover o resfriamento do sistema (DA; CEFET; BRUNA; & MOREIRA, 2009)
As camisas são instaladas no bloco para evitar que o atrito causado pelo movimento do pistão desgaste o bloco
Os cilindros são responsáveis por promoverem a força de potência para que o motor alcance velocidades elevadas. Por isso, todas as peças e componentes do cilindro precisam estar em boas condições, garantindo a manutenção das funcionalidades.
Componente insubstituível, as camisas precisam estar em perfeitas condições para o bom funcionamento do motor, pois fazem parte da estrutura do bloco.
Geralmente, as camisas são fabricadas com materiais que promovem uma maior resistência e menos atrito, como ferro com adição de crômio, níquel e magnésio, por exemplo.
 O bom funcionamento do motor e de todos os seus componentes, especialmente das peças que fazem parte do cabeçote, dependem bastante da camisa de cilindro. Isso porque a principal função dessa peça é fazer a vedação da câmara de combustão, permitindo a troca térmica de calor por todo o bloco. Quer dizer, a camisa de cilindro guia o movimento retilíneo do conjunto do pistão, vedando os gases em expansão resultantes da combustão e dissipando as temperaturas geradas pelos atritos.
O componente é aplicado para manter a integridade do bloco, aumentando muito sua vida útil, a camisa de cilindro é produzida nas mais diversas medidas. Isso porque cada bloco de motor tem suas particularidades, tamanhos e diâmetros
Assim, as camisas são fabricadas com materiais extremamente resistentes, com um tubo mecânico sem costura, capaz de suportar altas temperaturas e pressões internas, além de possuir boa usinagem e alta soldabilidade.
Desenvolvimento
2.1 Os principais objetivos dos diferentes tipos de camisas são:
manter a câmara de combustão vedada; efetuar a troca térmica do calor gerado dentro da câmara de combustão com o meio refrigerante (água ou ar); reaproveitamento de bloco.
A mistura de combustível, ao ser admitida para dentro do cilindro, entrará em combustão espontânea após ser comprimida (diesel) ou por intermédio de faísca de ignição criada dentro da câmara durante a compressão da mistura (álcool e gasolina).
A combustão dos gases em expansão ocorrerá dentro de um sistema fechado, para que parte da energia gerada impulsione o pistão para baixo e assim sucessivamente movimente o eixo virabrequim, consequentemente, transformando a energia em movimento.
As camisas proporcionam ao sistema a condição fechada e necessária ao processo de transformação da energia.
2.2 Nomenclatura das camisas 
É utilizada no intuito de se obter melhor padronização no uso das denominações utilizadas para a identificação das partes que compõem a camisa, bem como definir os principais termos identificados nas figuras a baixo:
2.2.1 Camisas húmidas e Secas
A – diâmetro flange
B – diâmetro do ressalto antichama (Lip) C – altura do ressalto antichama (Lip)
D – altura do flange
E – comprimento total F – diâmetro interno
G – diâmetro externo (camisa seca) Figura. 1
2.2.2 Camisas Aletadas
L – altura total
B – diâmetro interno
C – diâmetro externo do apoio superior 
D – diâmetro externo do apoio inferior
Figura. 2
2.3 Tecnologia das camisas
As camisas são produzidas em ferro fundido e atra- vés do acréscimo de elementos de liga se obtém melhora em suas propriedades mecânicas, como o aumento da resistência à fadiga, mesmo em con- dições severas de trabalho como a de temperatura elevada e pressão.
As camisas são fabricadas pelo processo de fundição estática e por centrifugação.
Na fundição estática, se produz a camisa denominada camisa aletada. As camisas obtidas a partir deste processo possuem boa resistência ao des- gaste, boa usinabilidade e baixo custo.
Na fundição centrífuga, são produzidas camisas secas e camisas molhadas. As camisas obtidas pelo processo de centrifugação possuem maior módulo elástico e dureza.
Figura. 4
Figura. 3
2.3.1 Brunimento
Fig. 9.3.2
 é a operação que tem como objetivo remover os riscos horizontais deixados nas camisas após a usinagem interna, proporcionando ao cilindro um acabamento final uniforme, com ângulo de e rugosidade contro- lada, Uma de suas funções é reter o óleo lubrificante.
 
 Figura 5: O ângulo de brunimento deve estar entre 30º e 60º
O brunimento tem suas características deter- minadas pela velocidade de corte, pressão das pedras, especificação das pedras de brunir e ferramental.
2.3.2 Outras Tecnologias no emprego das camisas de Pistões:
filmes à base de carbono tipo diamante (“Diamond-Like Carbon” - DLC)
Os projetos dos novos motores visam uma melhor eficiência térmica e mecânica, com auxílio de soluções de engenharia que possam beneficiar o desempenho dos motores, resultando em uma melhor queima do combustível e menor atrito. Um dos contribuintes mais relevantes para o atrito num motor é o sistema pistão-anel de pistão-camisa de cilindro que é o foco de muitos trabalhos em busca da redução das perdas por atrito. As propriedades dos filmes à base de carbono tipo diamante (“Diamond-Like Carbon” - DLC) são bem conhecidas por apresentam alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, tornando-se adequados para diferentes aplicações tribológicas. O presente trabalho discute a viabilidade técnica de se aplicar um filme DLC amorfo hidrogenado, com gradiente de composição química, sobre a superfície interna brunida de camisas de cilindro para redução do atrito. A metodologia aborda duas espessuras de filme: 2,5 e 12,5 µm, depositadas pelo processo de deposição química em fase vapor assistida por plasma (PACVD), como alternativa para redução do atrito do motor e, consequentemente, redução no consumo específico de combustível, e ainda na redução do desgaste dos anéis de pistão e da superfície de trabalho da camisa de cilindro. Comparando camisas de cilindro com mesma rugosidade na superfície interna, denominadas camisas de referência (sem revestimento interno) e camisas recobertas com filme DLC, testes de bancada com movimento recíproco de contato mostraram redução do coeficiente de atrito (COF) em até 19%. Testes de motor ciclo Otto e Diesel em banco de prova com dinamômetro conferiram, respectivamente, uma redução da pressão média efetiva de atrito (FMEP) do motor em até 12% e consumo específico de combustível (BSFC) em até 2,5% em rotações de 1000 a 1400 rpm.
2.4 Tipos de camisas:
Existem apenas três tipos de camisas de motores no mercado que, após a fundição, passam por processos de estabilização e alívio de tensão. A partir destes processos, é necessário efetuar usinagens como o torneamento, mandrilhamento, retificação e brunimento para atingir as dimensões finais da peça. Portanto, é utilizado um tipo diferente de camisa para cada tipo de motor e esta seleção é feita de acordo com seus sistemas de refrigeração -água ou ar-(DA; CEFET BRUNA; & MOREIRA, 2009)
2.4.1 Camisa molhada:
Este tipo de camisa possui um espaço interno que contém fluido, conhecido como galeria de refrigeração do sistema de arrefecimento. Sua montagem é simples, tem ressalto de apoio superior no bloco do motor e a vedação é feita por anéis o’rings nas extremidades superiores e inferiores da camisa. Devem-se manter em perfeitas condições de limpeza os alojamentos dos anéis de vedação e colarinhos, fazendo com que a camisa se encaixe perfeitamente. Sendo assim, estaverificação evita futuros problemas, como trincas, deformações, vazamentos ou queima de juntas (MAHLE, 2012).Figura. 6
2.4.2 Camisa seca:
Este tipo de camisa não possui contato direto com o fluido e é possível reaproveitar o bloco trocando as camisas e as substituindo por novas. O apoio no bloco ocorre de forma semelhante ao de camisa molhada, mas não possui vedação por anéis o’rings por não haver necessidade, já que não possui contato direto com o fluido de arrefecimento (REJOWSKI, 2012).
Figura. 6.1
2.4.3 Camisa Aletada:Figura. 6
Este tipo de camisa possui aletas nas extremidades. São montadas sem anéis de vedação e não possuem interferências. Nos carros e caminhões sua instalação é feita com base de apoio superior no cabeçote e inferior no bloco do motor. Já em motores deFigura. 7
2.5 Falhas prematuras em camisas
2.5.1 Características normais de trabalho
As características das camisas apresentadas são as normais de funcionamento, pois o desgaste do brunimento e os possíveis riscos são decorrentes de contaminação por corpo estranho durante o período de sua vida útil.
Figura. 8
2.5.2 Falhas prematuras em camisas por erros de montagem
Aspectos: A aparência visual indica a utilização de cola/ adesivo no apoio da camisa no bloco.
Causas: A utilização de cola/adesivo, após a sua secagem, causa deformações não controladas na parede da camisa, podendo comprometer sua vida útil. As consequências podem ser: ovalização; deformações localizadas e não controladas, onde não ocorrerá a vedação do anel de com- pressão ou mesmo a raspagem do óleo lubrificante pelos anéis raspadores;
deformações localizadas e não controladas que poderão comprometer a folga entre o pistão e a saia, chegando ao engripamento;
a cola/adesivo pode escorrer e obstruir os canais de lubrificação;
deficiência de apoio com o cabeçote (falta de perpendicularidade entre o apoio da camisa e o cabeçote).
 
Fig
ura
.
 
1
1
 
Fig. 10.1.6
Camisa montada com cola na superfície de apoio com o cabeçote (lado superior da camisa)
Figura. 9
Apoio irregular da camisa com o cabeçote
Figura. 10
2.6 Usinagem irregular do bloco e/ou cabeçote
Montagem da camisa com irregularidade do apoio
Aspecto
A camisa apresenta fratura do colarinho e/ou deficiência de vedação com o cabeçote.Fig. 10.2.1
Fig. 10.2.2
Fig. 10.2.11
Figura. 11
Figura. 12
Fig. 10.2.11
Tanto em camisa seca como em molhada, é necessário respeitar as recomendações da montadora/fabricante no que se refere ao apoio da camisa no bloco. A existência de irregu- laridade no apoio faz com que ocorra uma distribuição irregular, em todo o diâmetro da camisa, das tensões criadas em função do torque aplicado nos parafusos de fixação do cabeçote no bloco. Nos motores que traba- lham com camisa seca, a pressão aplicada
Fig. 10.2.4
Fig. 10.2.3
Figura. 14
Figura. 13
Nos motores que trabalham com camisa seca, as irregularidades existentes no alojamento no bloco, devido à usinagem ou não, podem provocar:
contato irregular da camisa com o alojamento, comprometendo a troca térmica entre os dois e, consequentemente, o enripamento entre o pistão e a camisa;
o comprometimento da vedação dos anéis de segmento, com possível aumento de consumo de óleo lubrificante ou mesmo aumento de “Blow-by” (passagem dos gases) para o cárter.
Referências
DA; CEFET; BRUNA; & MOREIRA, 2009), (MAHLE, 2012), (REJOWSKI, 2012),
 https://cdn2.ms-motorservice.com/fileadmin/media/MAM/PDF_Assets/Ciclo-otto-Cat%C3%A1logo-T%C3%A9cnico-2015_361755.pdf
http://pelicano.ipen.br/PosG30/TextoCompleto/Edney%20Deschauer%20Rejowski_M.pdf
http://tede.mackenzie.br/jspui/bitstream/tede/1377/1/Dionisio%20Mateo%20Cardille.pdf
manual-curso-de-motores-2019, (MAHLE, 2019)