O que é um virabrequim em um carro e como ele funciona

Cambota no carro

Um eixo de manivela é uma parte do motor de um carro acionado por um grupo de pistão. Ele transfere o torque para o volante, que por sua vez gira as engrenagens da transmissão. Em seguida, a rotação é transmitida nos eixos de tração.

Todos os carros sob o capô são instalados motores de combustão interna, equipado com esse mecanismo. Esta peça foi criada especificamente para a marca do motor e não para o modelo do carro. Durante a operação, o eixo de manivela é esfregado contra as características estruturais do motor de combustão interna em que está instalado. Portanto, ao substituí-lo, os observadores sempre prestam atenção ao desenvolvimento dos elementos de fricção e por que eles apareceram.

Como é a cambota, onde está e quais são as falhas?

História do virabrequim

Como um produto autônomo, o virabrequim não apareceu durante a noite. No início, surgiu a tecnologia manivela, que era aplicada em diversos campos da agricultura, bem como na indústria. Por exemplo, manivelas manuais foram usadas já em 202-220 DC. (durante a dinastia Han).

Uma característica distintiva de tais produtos era a falta de uma função para converter movimentos alternativos em rotacionais ou vice-versa. Vários produtos feitos em forma de manivela foram usados ​​no Império Romano (séculos II-VI dC). Algumas tribos do centro e do norte da Espanha (celtiberos) usavam moinhos manuais com dobradiças, que funcionavam com base no princípio de uma manivela.

Em diferentes nações, essa tecnologia foi aprimorada e usada em diferentes dispositivos. Muitos deles foram usados ​​em mecanismos de rotação de rodas. Por volta do século 15, a indústria têxtil começou a usar tambores de manivela nos quais novelos de fios eram enrolados.

Mas a manivela sozinha não fornece rotação. Portanto, deve ser combinado com outro elemento que proporcione a conversão dos movimentos alternativos em rotação. O engenheiro árabe Al-Jazari (viveu de 1136 a 1206) inventou um virabrequim completo que, com a ajuda de bielas, era capaz de realizar tais transformações. Ele usou esse mecanismo em suas máquinas para levantar água.

Com base neste dispositivo, vários mecanismos foram desenvolvidos gradualmente. Por exemplo, um contemporâneo de Leonardo da Vinci, Cornelis Corneliszun, construiu uma serraria movida a um moinho de vento. Nele, o virabrequim desempenhará a função oposta em relação ao virabrequim no motor de combustão interna. Sob a influência do vento, o eixo girava, o que, com a ajuda de bielas e manivelas, convertia os movimentos rotativos em movimentos alternativos e movimentava a serra.

Com o desenvolvimento da indústria, os virabrequins ganharam cada vez mais popularidade devido à sua versatilidade. O motor mais eficiente até hoje é baseado na conversão do movimento alternativo em movimento rotacional, o que é possível graças ao virabrequim.

Para que serve um virabrequim?

Como você sabe, na maioria dos motores de combustão interna clássicos (sobre como outros motores de combustão interna podem funcionar, leia em outro artigo), há um processo de conversão de movimentos alternativos em movimento de rotação. Os pistões com bielas são instalados no bloco de cilindros. Quando uma mistura de ar e combustível entra no cilindro e é acesa por uma faísca, uma grande quantidade de energia é liberada. Os gases em expansão empurram o pistão em direção ao ponto morto inferior.

Todos os cilindros são montados em bielas, que por sua vez são fixadas nos munhões da biela do virabrequim. Devido ao fato de que o momento de disparo de todos os cilindros é diferente, um efeito uniforme é exercido sobre o mecanismo de manivela (a frequência de vibração depende do número de cilindros no motor). Isso faz com que o virabrequim gire continuamente. O movimento de rotação é então transmitido para o volante e, a partir dele, através da embreagem, para a caixa de engrenagens e, em seguida, para as rodas motrizes.

Portanto, o virabrequim é projetado para converter todos os tipos de movimentos. Esta peça é sempre criada com extrema precisão, pois a limpeza de rotação do eixo de entrada na caixa de engrenagens depende da simetria e do ângulo de inclinação calibrado com precisão das manivelas em relação umas às outras.

Materiais de que o virabrequim é feito

Para a fabricação de virabrequins, utiliza-se aço ou ferro dúctil. A razão é que a peça está sob carga pesada (alto torque). Portanto, esta peça deve ser de alta resistência e rigidez.

Para a fabricação de modificações em ferro fundido, a fundição é usada e as modificações em aço são forjadas. Para dar a forma ideal, são utilizados tornos, que são controlados por programas eletrônicos. Depois que o produto atinge a forma desejada, é lixado e, para torná-lo mais resistente, é processado em altas temperaturas.

Estrutura do virabrequim

O virabrequim é instalado na parte inferior do motor diretamente acima do cárter de óleo e consiste em:

• do pescoço principal - a parte de suporte da parte na qual o rolamento principal do cárter está montado;
• pescoço da biela - batentes para bielas;
• bochechas - conecte todos os munhões da haste de conexão aos principais;
• meia - a parte de saída da cambota na qual a polia de transmissão da correia dentada está montada;
• haste - a parte oposta do eixo no qual o volante está montado, que aciona as engrenagens da caixa de engrenagens e o motor de partida também está conectado a ela;
• contrapesos - servem para manter o equilíbrio durante movimentos alternativos do grupo do pistão e aliviar as cargas de força centrífuga.

O eixo do eixo de manivela é o pescoço principal e as bielas são sempre alternadas alternadamente na direção oposta uma da outra. Nesses elementos, são feitos orifícios para o fornecimento de óleo aos mancais.

A manivela do virabrequim é uma unidade composta por duas bochechas e um pescoço da biela.

Anteriormente, modificações pré-fabricadas da manivela eram instaladas nos carros. Hoje, todos os motores estão equipados com virabrequins integrais. Eles são feitos de aço de alta resistência, forjando e processando em tornos. Opções menos caras são feitas de ferro fundido por fundição.

Aqui está um exemplo de criação de uma cambota de aço:

Torneamento de 3 virabrequins Processo totalmente automatizado

Para que serve um sensor de virabrequim?

DPKV é um sensor que determina a posição do virabrequim em um determinado momento. Este sensor está sempre instalado em veículos com ignição eletrônica. Leia mais sobre ignição eletrônica ou sem contato aqui.

Para que a mistura ar-combustível seja fornecida ao cilindro no momento certo, e também para acendê-lo a tempo, é necessário determinar quando cada cilindro realiza o curso apropriado. Os sinais do sensor são usados ​​em vários sistemas de controle eletrônico de veículos. Se esta parte não funcionar, a unidade de alimentação não será capaz de iniciar.

Existem três tipos de sensores:

• Indutivo (magnético). Um campo magnético é formado ao redor do sensor, no qual o ponto de sincronização cai. A etiqueta de tempo permite que a unidade de controle eletrônico envie os pulsos desejados aos atuadores.
• Sensor Hall. Possui um princípio de funcionamento semelhante, apenas o campo magnético do sensor é interrompido por uma tela fixada no eixo.
• Ótico. Um disco dentado também é usado para sincronizar a eletrônica e a rotação do virabrequim. Só que em vez de um campo magnético, um fluxo luminoso é usado, que cai no receptor do LED. O impulso que vai para a ECU é formado no momento da interrupção do fluxo de luz.

Para obter mais informações sobre o dispositivo, o princípio de operação e mau funcionamento do sensor de posição do virabrequim, leia em uma revisão separada.

Forma do virabrequim

A forma do virabrequim depende do número e localização dos cilindros, sua ordem de operação e os cursos que são executados pelo grupo cilindro-pistão. Dependendo desses fatores, o virabrequim pode ter um número diferente de munhões de biela. Existem motores em que a carga de várias bielas atua em um pescoço. Um exemplo de tais unidades é um motor de combustão interna em forma de V.

Esta peça deve ser fabricada de modo que durante a rotação em altas velocidades a vibração seja minimizada tanto quanto possível. Os contrapesos podem ser usados ​​dependendo do número de bielas e da ordem em que os alargamentos do virabrequim são gerados, mas também há modificações sem esses elementos.

Todos os virabrequins se enquadram em duas categorias:

• Virabrequins de suporte total. O número de revistas principais é aumentado em um em comparação com a biela. Isso se deve ao fato de que nas laterais de cada munhão da biela existem suportes, que também servem como eixo do mecanismo da manivela. Esses virabrequins são mais comumente usados ​​porque o fabricante pode usar material leve, o que afeta a eficiência do motor.
• Virabrequins sem suporte total. Em tais partes, há menos revistas principais do que excêntricas. Essas peças são feitas de metais mais duráveis, de modo que não se deformam ou quebram durante a rotação. No entanto, esse design aumenta o peso do próprio eixo. Basicamente, esses virabrequins foram usados ​​em motores de baixa velocidade do século passado.

A modificação de suporte total provou ser mais leve e confiável, por isso é usada em motores modernos de combustão interna.

Como o virabrequim funciona em um motor de carro

Para que serve uma cambota? Sem ele, o movimento da máquina é impossível. A peça trabalha com o princípio de pedalar de bicicleta. Somente os motores automotivos usam mais bielas.

O virabrequim funciona da seguinte maneira. A mistura ar-combustível inflama no cilindro do motor. A energia gerada empurra o pistão. Nesse caso, uma biela conectada à manivela do virabrequim é acionada. Esta peça faz um movimento rotacional constante em torno do eixo do virabrequim.

Nesse momento, outra parte localizada no lado oposto do eixo se move na direção oposta e abaixa o próximo pistão no cilindro. O movimento cíclico desses elementos leva a uma rotação suave do eixo de manivela.

Assim, o movimento alternativo é convertido em rotação. O torque é transmitido para a polia de sincronização. A operação de todos os mecanismos do motor - uma bomba de água, uma bomba de óleo, um gerador e outros acessórios - depende da rotação do eixo de manivela.

Dependendo da modificação do motor, as manivelas podem ser contadas de uma a 12 (uma por cilindro).

Para detalhes sobre o princípio de operação do mecanismo de manivela e os tipos de suas modificações, consulte o vídeo:

Lubrificação dos diários do virabrequim e bielas, o princípio de operação e características de diferentes projetos

Possíveis problemas no eixo de manivela e suas soluções

Embora o eixo de manivela seja feito de metal durável, ele pode falhar devido a cargas constantes. Esta parte sofre cargas mecânicas do grupo do pistão (às vezes a pressão em uma manivela pode atingir dez toneladas). Além disso, enquanto o motor está funcionando, a temperatura dentro dele sobe para várias centenas de graus.

Aqui estão algumas das causas de falhas do componente do mecanismo de manivela.

Valentão de pescoços de manivela

O desgaste dos diários da biela é um mau funcionamento comum, pois a força de atrito é gerada neste conjunto sob alta pressão. Como resultado de tais cargas no metal, aparecem trabalhos que impedem o livre movimento dos rolamentos. Por esse motivo, a cambota aquece de maneira desigual e pode subsequentemente se deformar.

Ignorar esse problema é repleto não apenas de fortes vibrações no motor. O superaquecimento do mecanismo leva à sua destruição e por uma reação em cadeia - todo o motor.

O problema é eliminado moendo os pescoços da biela. Além disso, seu diâmetro diminui. Para que o tamanho desses elementos seja o mesmo em todas as manivelas, esse procedimento deve ser realizado exclusivamente em máquinas de torneamento profissionais.

Como após o procedimento, as folgas técnicas da peça se tornam maiores, após o processamento, uma pastilha especial é instalada sobre elas para compensar o espaço formado.

O desgaste ocorre devido ao baixo óleo no cárter. A ocorrência de um mau funcionamento também é afetada pela qualidade do lubrificante. Se você não trocar o óleo a tempo, ele engrossa, o que torna a bomba de óleo incapaz de criar a pressão necessária no sistema. A manutenção oportuna permitirá que o mecanismo de manivela funcione por um longo tempo.

Pedaleira de manivela

A chave do mecanismo de manivela permite transferir o torque do eixo para a polia de transmissão. Esses dois elementos estão equipados com ranhuras nas quais uma cunha especial é inserida. Devido ao material de baixa qualidade e carga pesada, esta peça pode ser cortada em casos raros (por exemplo, quando o motor está preso).

Se as ranhuras da polia e do eixo de manivela não estiverem quebradas, basta substituir esta chave. Em motores mais antigos, esse procedimento pode não trazer o resultado desejado devido à folga na junta. Portanto, a única saída da situação é substituir essas peças por novas.

Desgaste do furo da flange

Uma flange com vários orifícios para conectar o volante é fixada na haste do virabrequim. Com o tempo, esses ninhos podem quebrar. Tais avarias são classificadas como desgaste por fadiga.

Como resultado do mecanismo trabalhar sob cargas pesadas, as microfissuras se formam em peças metálicas, devido às quais depressões únicas ou em grupo se formam nas juntas.

O mau funcionamento é eliminado fazendo furos para parafusos de diâmetro maior. Essa manipulação deve ser realizada com o flange e o volante do motor.

Vazamento da caixa de gaxeta

Dois retentores são instalados nos pescoços do eixo principal (um de cada lado). Eles impedem que o óleo escape sob os mancais principais. Se a graxa entrar nas correias dentadas, isso reduzirá significativamente sua vida útil.

O vazamento do selo de óleo pode ocorrer pelos seguintes motivos.

1. Vibrações do virabrequim. Nesse caso, a parte interna da glândula se desgasta e não se encaixa perfeitamente no pescoço.
2. Longo tempo de inatividade no frio. Se o carro ficar na rua por um longo tempo, o selo de óleo seca e perde sua elasticidade. E por causa da geada, ele está dublando.
3. A qualidade do material. Os detalhes do orçamento sempre têm um baixo recurso de trabalho.
4. Erro de instalação. A maioria dos mecânicos instala usando um martelo, colocando cuidadosamente uma vedação de óleo no eixo. Para que a peça funcione por mais tempo, o fabricante recomenda o uso da ferramenta destinada a este procedimento (mandril para rolamentos e vedações).

Na maioria das vezes, as vedações de óleo se desgastam ao mesmo tempo. No entanto, se houver a necessidade de substituir apenas um - você deve alterar o segundo.

Mau funcionamento do sensor do virabrequim

Este sensor eletromagnético é montado no motor para sincronizar a operação dos sistemas de injeção e ignição. Se estiver com defeito, o motor não poderá ser iniciado.

O sensor do eixo de manivela detecta a posição das manivelas no ponto morto do primeiro cilindro. Com base nesse parâmetro, a unidade de controle eletrônico do veículo determina o momento da injeção de combustível em cada cilindro e suprimento de faísca. Até que um pulso seja recebido do sensor, uma faísca não se formará.

Se esse sensor falhar, o problema será resolvido substituindo-o. Basta escolher o modelo projetado para este tipo de motor, caso contrário, os parâmetros da posição do virabrequim não corresponderão à realidade e o motor de combustão interna não funcionará corretamente.

Serviço de virabrequim

Não há peças no carro que não necessitem de inspeção, manutenção ou substituição periódica. O mesmo vale para virabrequins. Uma vez que esta peça está constantemente sob carga pesada, ela se desgasta (isso acontece especialmente rapidamente se o motor freqüentemente passa por falta de óleo).

Para verificar o estado do virabrequim, ele deve ser removido do bloco.

O virabrequim é removido na seguinte sequência:

• Primeiro você precisa drenar o óleo;
• Em seguida, você precisa remover o motor do carro, então todos os seus elementos são desconectados dele;
• O corpo do motor de combustão interna é virado de cabeça para baixo com o palete;
• No processo de desmontagem do suporte do virabrequim, é necessário lembrar a localização das capas dos mancais principais - elas são diferentes;
• As tampas do suporte ou mancais principais são desmontadas;
• O anel de vedação traseiro é removido e a peça é removida do corpo;
• Todos os rolamentos principais são removidos.

A seguir, verificamos o virabrequim - em que condições ele está.

Reparo e custo de um virabrequim danificado

O virabrequim é uma peça extremamente difícil de consertar. A razão é que esta peça opera em alta rotação sob cargas pesadas. Portanto, esta peça deve ter geometria perfeita. Isso só pode ser alcançado com equipamentos de alta precisão.

Se o virabrequim precisar ser aterrado devido à aparência de arranhões e outros danos, esse trabalho deve ser executado por um técnico profissional com equipamento especial. Para restaurar um virabrequim gasto, além de retificar, ele precisa:

• Limpeza dos canais;
• Substituição de rolamentos;
• Tratamento térmico;
• Balanceamento.

Naturalmente, esse trabalho só pode ser realizado por especialistas altamente qualificados, e eles vão custar muito dinheiro para isso (o trabalho é realizado em equipamentos caros). Mas esta é apenas a ponta do iceberg. Antes que o mestre comece a consertar o virabrequim, ele deve ser removido do motor e, em seguida, instalado corretamente no lugar. E isso é um desperdício adicional do trabalho de um acompanhante.

O custo de todas essas obras depende do preço do mestre. Isso precisa ser esclarecido na área onde esse trabalho está sendo executado.

Não faz sentido reparar apenas o virabrequim ao desmontar totalmente o motor, por isso é melhor combinar imediatamente este procedimento com a revisão do motor de combustão interna. Em alguns casos, é mais fácil comprar um motor contratado (importado de outro país, não sob o capô de um carro e sem uma passagem pelo território deste país) e instalá-lo em vez do antigo.

Algoritmo para verificação do virabrequim:

Para determinar a condição de uma peça, ela deve ser lavada com gasolina para remover o óleo residual da superfície e dos canais de óleo. Após a lavagem, a peça é lavada com um compressor.

Além disso, a verificação é realizada na seguinte sequência:

• É feita uma inspeção da peça: não há lascas, arranhões ou rachaduras, e também é determinado o quanto está desgastado.
• Todas as passagens de óleo são purgadas e purgadas para identificar possíveis bloqueios.
• Se forem encontrados arranhões e arranhões nos munhões da biela, a peça está sujeita a lixamento e posterior polimento.
• Se forem encontrados danos nos mancais principais, eles devem ser substituídos por novos.
• É realizada uma inspeção visual do volante. Se houver danos mecânicos, a peça é trocada.
• O rolamento montado na ponta do pé é examinado. Em caso de defeitos, a peça é pressionada para fora e uma nova é pressionada.
• O retentor de óleo da tampa da árvore de cames é verificado. Se o carro tem uma alta quilometragem, o selo de óleo deve ser substituído.
• A vedação na parte traseira do virabrequim está sendo substituída.
• Todas as vedações de borracha são verificadas e, se necessário, substituídas.

Após inspeção e manutenção adequada, a peça é devolvida ao seu lugar e o motor é montado na ordem inversa. Após concluir o procedimento, o virabrequim deve girar suavemente, sem muito esforço ou solavanco.

Rectificação de virabrequim

Independentemente do material de que o virabrequim é feito, mais cedo ou mais tarde é formado um acabamento nele. Nos primeiros estágios de desgaste, para prolongar a vida útil de uma peça, ela é retificada. Uma vez que o virabrequim é uma peça que deve ter um formato perfeito, o processo de retificação e polimento deve ser executado por um torneiro compreensivo e experiente.

Ele fará todo o trabalho sozinho. Apenas a compra de rolamentos de biela para reparo (eles são mais grossos que os de fábrica) depende do proprietário do carro. As peças de reparo diferem na espessura, e existem nos tamanhos 1,2 e 3. Dependendo de quantas vezes o virabrequim foi retificado ou do grau de desgaste, as peças correspondentes são adquiridas.

Para mais informações sobre a função do DPKV e o diagnóstico de seu mau funcionamento, consulte o vídeo:

Sensores do eixo de manivela e da árvore de cames: princípio de operação, mau funcionamento e métodos de diagnóstico. Parte 11

Vídeos relacionados

Além disso, assista a um vídeo sobre como o virabrequim é restaurado:

Restauração de munhões de virabrequim por superfície

Perguntas e Respostas:

Onde está o virabrequim? Esta peça está localizada na carcaça do motor, sob o bloco de cilindros. Bielas com pistões no lado oposto são presas aos pescoços do mecanismo da manivela.

Qual é o outro nome do virabrequim? Virabrequim é um nome abreviado. O nome completo da peça é virabrequim. Tem uma forma complexa, cujos elementos integrantes são os chamados joelhos. Outro nome é joelho.

O que move o virabrequim? O virabrequim é conectado ao volante onde o torque é transmitido. Esta parte é projetada para converter movimentos alternativos em rotacionais. O virabrequim é acionado pela atuação alternada dos pistões. A mistura ar / combustível se inflama no cilindro e desloca o pistão conectado à manivela do virabrequim. Pelo fato dos mesmos processos ocorrerem em cilindros adjacentes, o virabrequim começa a girar.