De que é composto o conjunto do pistão?
O conjunto do pistão é uma parte importante do motor de um automóvel, composto principalmente pelos seguintes seis componentes:
1. Pistão: É uma parte da câmara de combustão e possui diversas ranhuras para a instalação dos anéis de pistão.
2. Anel de pistão: É instalado no pistão para vedar, geralmente composto por um anel de gás e um anel de óleo.
3. Pino do pistão: Conectando o pistão à cabeça menor da biela, existem dois modos: totalmente flutuante e semiflutuante.
4. Biela do pistão: biela que conecta o pistão ao virabrequim, dividida em cabeça grande e cabeça pequena em ambas as extremidades; a cabeça pequena é conectada ao pistão e a cabeça grande ao virabrequim.
5. Mancal da biela: um componente de lubrificação instalado na cabeça maior da biela.
6. Parafuso da biela: parafuso que fixa a extremidade maior da biela ao virabrequim.
O anel de pistão é o componente central dentro do motor a combustão, sendo responsável pela vedação entre o cilindro, o pistão e a parede do cilindro. Os motores automotivos mais comuns são os a diesel e os a gasolina. Devido às diferenças no desempenho do combustível, o uso de anéis de pistão também varia. Os primeiros anéis de pistão eram fundidos, mas com o avanço da tecnologia, surgiram os anéis de pistão de aço de alta resistência. Além disso, com o aumento das exigências ambientais e da funcionalidade dos motores, diversos tratamentos de superfície avançados foram aplicados, como aspersão térmica, galvanoplastia, cromagem, nitretação gasosa, deposição física, revestimento superficial e fosfatização de zinco-manganês, entre outros, aprimorando significativamente o desempenho dos anéis de pistão.
O pino do pistão é usado para conectar o pistão à biela e transmitir a força do pistão para a biela, ou vice-versa.
O pino do pistão é submetido a uma grande carga de impacto periódica sob condições de alta temperatura e, como o ângulo de oscilação do pino no furo não é grande, a formação de uma película lubrificante é dificultada, resultando em uma lubrificação inadequada. Por essa razão, o pino do pistão deve apresentar rigidez, resistência e resistência ao desgaste suficientes. Sua massa deve ser a menor possível, e o pino e o furo devem ter folgas adequadas e boa qualidade superficial. Em geral, a rigidez do pino do pistão é particularmente importante, pois a deformação por flexão do pino pode causar danos à sede do pino.
Em resumo, a condição de trabalho do pino do pistão é que a relação de pressão é alta, a película de óleo não se forma e a deformação não é coordenada. Portanto, seu projeto exige alta resistência mecânica e ao desgaste, além de alta resistência à fadiga.
O corpo da biela é composto por três partes, sendo a parte conectada ao pino do pistão chamada de cabeça pequena da biela; a parte conectada ao virabrequim é chamada de cabeça grande da biela; e a parte que conecta a cabeça pequena à cabeça grande é chamada de corpo da biela.
Para reduzir o desgaste entre a cabeça menor e o pino do pistão, a bucha de bronze de parede fina é prensada no orifício da cabeça menor. Sulcos são perfurados ou fresados nas cabeças menores e nas buchas para permitir que o óleo entre na superfície de contato entre a bucha de lubrificação e o pino do pistão.
A biela é uma haste longa, e a força de trabalho a que é submetida também é grande. Para evitar sua deformação por flexão, a biela deve ter rigidez suficiente. Por esse motivo, a biela do motor do veículo geralmente adota o formato de seção I, que minimiza a massa, mantendo rigidez e resistência suficientes. Motores de alta resistência possuem seção em H. Alguns motores utilizam pistões com refrigeração a óleo por injeção na cabeça da biela, que precisam ter um furo longitudinal na biela. Para evitar a concentração de tensões, a biela, a cabeça da biela e a cabeça da biela são conectadas por uma transição circular suave.
Para reduzir a vibração do motor, a diferença de qualidade das bielas deve ser minimizada. Na montagem de fábrica do motor, geralmente utiliza-se o grama como unidade de medida para diferenciar as bielas maiores e menores, selecionando-se bielas do mesmo grupo para motores iguais.
No motor em V, os cilindros correspondentes nas colunas esquerda e direita compartilham um pino de manivela, e a biela possui três tipos: biela paralela, biela em forma de garfo e biela principal e auxiliar.
As pastilhas que são montadas nos suportes fixos do virabrequim e do bloco do motor e que desempenham a função de apoio e lubrificação são geralmente chamadas de pastilhas de apoio do virabrequim.
Os mancais do virabrequim são geralmente divididos em dois tipos: mancais (Figura 1) e mancais flangeados (Figura 2). Os mancais flangeados não só suportam e lubrificam o virabrequim, como também desempenham a função de posicionamento axial do mesmo (o dispositivo de posicionamento axial só pode ser instalado em um ponto específico do virabrequim).
Ao utilizarmos parafusos de biela, podemos constatar que eles apresentam diversos problemas, como problemas de aparência, tolerâncias de comprimento, fraturas, problemas na rosca dos dentes, dificuldades durante a instalação, entre outros.
A maneira mais simples é testar o parafuso da biela, descobrir onde está o problema e trocá-lo. O teste do parafuso da biela requer um método específico. O parafuso da biela é um parafuso importante que conecta o alojamento do mancal da extremidade maior da biela à tampa do mancal. O parafuso da biela é submetido à força de pré-carga durante a montagem e também à força de inércia recíproca quando o motor diesel de quatro tempos está em funcionamento. O diâmetro do parafuso da biela é pequeno porque é limitado pelo diâmetro do pino do virabrequim e pela dimensão externa da extremidade maior da biela.
Um parafuso que conecta a tampa bipartida da biela à extremidade maior da biela. Em cada par de mancais, geralmente são utilizados dois ou quatro parafusos de biela para fixá-los. O tipo de parafuso varia. A cabeça é frequentemente usinada com um plano de posicionamento ou bloco convexo para instalação e encaixe na superfície de apoio do mancal, impedindo que o parafuso da biela gire ao apertar a porca. O diâmetro do corpo do parafuso em cada seção transversal do mancal é grande, permitindo o alinhamento com o furo do parafuso durante a montagem; o diâmetro da parte restante do corpo do parafuso é menor que o diâmetro do furo do parafuso, e o comprimento é maior, reduzindo a carga na rosca quando submetida a flexão e impacto. A rosca geralmente utiliza rosca fina de alta precisão.
Para evitar que a conexão roscada se solte, o parafuso da biela possui um dispositivo antiafrouxamento permanente, geralmente composto por um pino de trava, uma arruela antiafrouxamento e revestimento de cobre na superfície da rosca. Os parafusos da biela frequentemente suportam cargas alternadas, o que facilita a ocorrência de danos por fadiga e quebra, com consequências extremamente graves. Portanto, geralmente são fabricados em aço-liga ou aço-carbono de alta qualidade e submetidos a tratamento térmico de revenimento. Durante a manutenção, deve-se atentar para a firmeza dos parafusos para evitar o afrouxamento; desmontá-los regularmente realiza-se a inspeção para verificar a presença de trincas e alongamento excessivo, etc., e substituí-los quando necessário. Na instalação, é necessário realizar o aperto cruzado e gradual de acordo com a força de pré-aperto prescrita, que não pode ser excessiva nem insuficiente, para evitar acidentes como a quebra do parafuso da biela durante a operação.
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