Componentes Móveis do Motor

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Prof. Fillipe Virgolino – Engº. Mecânico RECIFE, 2019.1
GRADUAÇÃO
ENGENHARIA MECÂNICA 
DISCIPLINA : MOTORES E COMBUSTÃO
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO RECIFE
CAMPUS SAN MARTIN
APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR
• Doutorando em engenharia Mecânica
• Mestre em engenharia Mecânica
• Especialista Engenharia de Segurança do Trabalho
• Engenheiro Mecânico;
Contato:
fsmecanica@gmail.com
FILLIPE VIRGOLINO
mailto:fsmecanica@gmail.com
Principais Componentes 
Móveis
Parte 1
Válvulas
• As válvulas são feitas de aço de alta qualidade e 
resistência mecânica, e, no caso da válvula de 
escape, de elevada resistência ao calor, pois estas 
podem operar em temperaturas que excedam 700oC.
haste
cabeça
(A)Pinças de válvula: fixam a haste da válvula 
ao retentor da mola, que é a peça que permite 
que a mola traga a válvula para o seu assento
(B)Retentor da mola.
(C)Mola: mantém a válvula sob o controle do 
eixo comando de válvulas, e a mantém firme 
em seu assento quando fechadas.
(D)Vedação da haste da válvula: impede que o
óleo seja escoe através do guia de válvula para
a câmara de combustão.
(E)Parte da cabeça do cilindro que contém o 
assento e a guia da válvula.
(F)Válvula. O assento da válvula normalmente é 
cortado em 44,5o na cabeça da válvula; já o 
acoplamento do assento de válvula na cabeça 
do cilindro é cortado em um ângulo de 45o.
Isto proporciona um vedação hermética quando 
a válvula está fechada.
A guia da válvula mostrada ao lado é um cilindro 
oco inserido na cabeça do cilindro e seu 
propósito é garantir que a válvula permaneça 
concêntrica com o assento da válvula.
As guias de válvulas são normalmente feitas de 
ferro fundido ou bronze de fósforo.
Um outro arranjo comum, usado normalmente 
em cabeças de cilindro em ferro fundido, é a 
guia da válvula ser parte integrante da cabeça 
do cilindro.
Em operação a guia da válvula tira o calor da 
válvula e o direciona ao sistema de refrigeração 
do motor.
Eixo Comando de Válvulas
• O eixo comando de válvulas (ou árvore de cames, eixo 
de cames, etc.) tem cames cuja função é transmitir 
movimento do eixo para as válvulas.
Excêntricos, resaltos ou cames
1. Eixo comando deválvulas
2. Tucho
3. Haste impulsora (vareta)
4. Pedestal
5. Regulagem ou ajuste
6. Balancim
7. Retentor da válvula
8. Mola daválvula
9. Guia da válvula
10. Válvula
11. Assento da válvulapistão
10
11
9
8
7
6
3
2
4
5
1
Acionamento de válvulas por meio de varetas ou hastes impulsoras: Motor OHV (overheadvalve)
1. Tucho
2. Eixo comando de 
válvulas
3. Porca retentora do 
berço do eixo 
comando
4. Folga
5. Regulagem ou ajuste
• Uma vantagem do sistema OHC sobre o 
OHV é que são necessárias menos peças 
para transmitir o movimento do eixo 
comando para a válvula. No entanto, requer 
um abundante suprimento de óleo para o 
eixo comando, exigindo maior complexidade 
para a parte superior do motor.
Acionamento direto de válvulas: Motor OHC (overhead 
camshaft)
Molas de Válvulas
• Como já mencionado, molas mantém a válvula sob o 
controle do eixo comando de válvulas, e a mantém firme 
em seu assento quando fechadas.
• Molas são normalmente feitas de aço alto carbono ou 
aço liga, e são projetadas para suportar o ciclo completo 
de vida do motor. Entretanto, na prática, por vezes as 
molas perdem sua força e sua substituição é necessária.
Montagem mola, balancim e haste de válvula
Molas helicoidais padrão, constante de mola fixa (single rate spring)
Molas helicoidais de passo variável (variable rate spring)
Molas helicoidais duplas (double springs)
Molas helicoidais duplas (double springs)
Mola helicoidal simples
•A mola helicoidal simples, ou de constante de mola fixa, é o tipo mais 
amplamente utilizado nos motores automotivos.
•Molas vibram quando comprimidas e liberadas; a frequência em que 
vibram é chamada de frequência natural de vibração.
•Se a frequência natural coincide com a frequência em que a válvula 
está sendo aberta e fechada, pode ocorrer ressonância.
•Quando isso acontece, o movimento da válvula sai do controle do eixo 
comando de válvulas, e isto pode causar danos sérios ao motor.
•É mais provável que este fenômeno ocorra se a rotação do motor 
exceder o seu máximo projetado ou se as molas se tornaram fracas.
Mola de passo variável
•Esta mola tem, na sua extremidade, um passo menor, o que tem o 
efeito de mudar a rigidez da mola à medida que a válvula se 
movimenta. Isso altera a frequência de vibração e diminui as chances 
de ocorrência de ressonância.
Molas duplas
•Trata-se de um par de molas, no qual uma mola de menor diâmetro se 
encaixa dentro de outra, maior. As molas têm diferentes frequências 
de vibração e isso reduz a possibilidade de ressonância.
Acionamento do Eixo Comando
• O movimento das válvulas é controlado pelo eixo comando e uma mola.
• A válvula de admissão abre e fecha uma vez a cada quatro golpes do 
pistão, ou duas rotações do virabrequim, assim como a válvula de 
escape. Isto significa que a árvore de cames deve girar uma vez por 
cada duas revoluções do virabrequim.
• Uma vez que o eixo comando é normalmente acionado pelo 
virabrequim, então o acionamento entre o eixo virabrequim e a árvore 
de cames tem uma redução de 2: 1.
• O acionamento do eixo comando pelo virabrequim é comumente 
realizado através de corrente, engrenagens (trem de engrenagens) ou 
por correia dentada.
Acionamento por corrente
Em uso, ocorre o desgaste das 
ligações de corrente e isso faz 
com que a corrente se alongue. 
Para manter a corrente 
adequadamente tensa ao longo 
da sua vida, a corrente é 
equipada com alguma forma de 
esticador
Eixo comando 
de 
válvulas
Engrenage
m 
intermediári
a
trem de 
engrenagen
s
Virabrequim
Frequentemente usado em motores a diesel. A 
engrenagem do eixo comando tem o dobro do 
diâmetro da engrenagem do virabrequim. A 
engrenagem intermediária garante que o eixo 
comando gire na mesma direção que o 
virabrequim, mas não afeta a relação de 
rotações.
Acionamento por correia 
dentada
Este tipo de 
acionamento de 
eixo comando é 
utilizado em uma 
ampla gama de 
motores.
Tem a vantagem 
de baixo custo, e 
de operação 
silenciosa.
Correia dentada instalada em um motor 
com comandos de válvulas sobre o 
cabeçote.
• Embora as correias de transmissão de cames sejam bastante 
duráveis, é de vital importância que a tensão esteja correta.
• Recomenda-se que as correias sejam inspecionadas a intervalos de 
serviço agendados e alteradas em intervalos regulares porque a falha 
do correia pode causar danos extensos ao motor.
• A quilometragem recomendada entre as trocas da correia varia de 
uma marca de veículo para outra, de modo que é importante verificar 
a recomendação do fabricante para este detalhe.
• Na ausência de informações precisas, recomenda-se não ultrapassar 
75 000 km ou 4 anos.
Principais Componentes Móveis
Parte 2
Tucho Hidráulico
• Em alguns projetos, um dispositivo hidráulico é usado para controlar a 
folga da válvula e, de fato, a folga é reduzida a zero porque o balancim é 
mantido em leve contato durante todo o ciclo.
• A parte hidráulica do tucho de auto-ajuste (tucho hidráulico) é 
mostrada abaixo.
• A válvula de esfera controla o movimento de uma pequena 
quantidade de óleo para dentro e para fora do tucho, da 
galeria de óleo principal.
• Quando o eixo comando começa a abrir a válvula, a válvula de 
esfera sela a câmara. Como o óleo é incompressível, a válvula 
começa a abrir imediatamente.
• Quando o eixo comando começa a fechar a válvula, a pressão 
sobre a válvula de esfera é liberada e uma pequena 
quantidade de óleo entra no tucho para assumir qualquer 
jogo livre. O contato leve entre o balancim e a válvula é 
mantido, mas não é suficiente para prejudicar o assento da 
válvula.• Os tuchos hidráulicos foram introduzidos na década de 1950 como forma 
de tornar os motores produzidos em massa mais silenciosos, e usam 
pressão de óleo para eliminar as folgas provocadas por desgaste e 
preservar a regulagem fina do tempo de abertura e fechamento das 
válvulas.
• Nas últimas décadas, os balancins passaram a ser roletados (usam 
rolamentos), facilitando a movimentação do comando de válvulas. Os 
tuchos geralmente são usados porque exigem pouca manutenção e 
reduzem drasticamente o ruído do motor. Além disso, os tuchos hidráulicos 
promovem a redução de calor e maior durabilidade do conjunto.
• Entretanto, estes dispositivos têm suas desvantagens.
• Os tuchos podem perder pressão na faixa de alta rotação RPM do motor, 
reduzindo a elevação das válvulas, ou ainda pode tornar-se 
"sobrepressurizado", tornando-se grande demais e assim impedindo que 
as válvulas se assentem.
• Além disso, para que a gravidade não esvazie o tucho, há uma válvula de 
retenção. Ocorre que, em casos de desgaste moderado, esta válvula 
começa a falhar e o motor faz um característico “tec tec tec” por alguns 
segundos, até que o tucho seja pressurizado. Isso também pode ter 
relação com baixa pressão na bomba de óleo. O ideal neste caso é levar o 
carro em um mecânico de confiança para que o profissional faça a 
distinção dos problemas.
• Em carros com tuchos mecânicos (Honda Fit, City, HR-V e Civic são exemplos 
em 2017), o acionamento das peças é mais barulhento e há um desgaste da 
superfície do tucho.
• Nos Honda, a cada 40.000 km, a manutenção envolve a abertura da tampa de 
válvulas para a troca da pastilha que fica acima do tucho. Essa providência 
preventiva corrige a folga entre os componentes e ajusta as válvulas. Como é 
necessário trocar a junta desta tampa, que se danifica no momento em que 
abre a tampa de válvulas, o procedimento tende a ter valor elevado.
Tuchos 
mecânicos
Honda
• A Honda diz manter os tuchos mecânicos até hoje em prol da confiabilidade. O 
argumento tem justificativa: tuchos hidráulicos podem travar se a troca de óleo 
não for feita no tempo certo. E mais: como o óleo que circula nos tuchos é o 
mesmo do motor, pode acumular óleo velho mesmo após a troca do fluido que 
circula no motor. Para fazer a limpeza correta desses pequenos componentes, 
claro, é necessário desmontar todo o conjunto – operação que tem custo de 
mão-de-obra onerosa.
Tuchos hidráulicos GM Corsa
Pistões
• Quando o pistão está no ponto morto superior (TDC), ele atua 
como parte da câmara de combustão.
• Após a combustão ocorrer, a força do gás gerado é transmitida 
do pistão para o virabrequim, através do pino e da biela.
• A maioria dos pistões automotivos são feitos de liga de alumínio, que tem as 
seguintes propriedades:
1. É mais leve do que o aço ou o ferro fundido.
2. Possui boa condutividade térmica.
3. Tem boa resistência e é razoavelmente resistente ao desgaste.
4. Possui um maior coeficiente de expansão térmica do que dos cilindros de 
ferro fundido ou aço.
• O alto coeficiente de expansão térmica da liga de alumínio tem um efeito 
considerável sobre o projeto dos pistões, que é um fator que deve ser 
considerado.
coroa
Saia
Canaletas 
dos anéis
Alojamento do pino do 
pistão e da trava do 
pino
QUAIS AS FUNÇÕES DOS ANEIS DE SEGMENTO?
2- Gerenciamento da 
temperatura 
(arrefecimento)
1- Vedação (pressão) 3- Controlar a espessura
do filme de óleo (1-2m)
(raspagem do óleo)
Aneis de segmentos travados
Alojamento 
do pino
Alojamento 
da trava 
do pino
Anel do óleo
1º anel de compressão
“Anel de fogo” – revestimento de 
cromo
2º anel de compressão
cilindro
pistão
Anel do óleo
Temperatura de fusão
•Liga de alumínio derrete a aproximadamente 520oC e a temperatura na 
câmara de combustão pode atingir 1600oC. Este não é normalmente um 
problema por causa da alta condutividade térmica da liga de alumínio (Al) e do 
fato de que o pistão só está em contato com altas temperaturas por um curto 
período de tempo.
•A temperatura de trabalho da coroa do pistão está normalmente entre 200 e 
300oC.
• Expansão térmica
• O coeficiente de expansão térmica da liga Al é aproximadamente 0,000023 
m/m por oC, enquanto que o do ferro fundido é de aproximadamente 
0,000011 m/m por oC.
• Assim, no caso do uso de um cilindro de ferro fundido (bloco de ferro 
fundido), para permitir esta diferença, o diâmetro do pistão é feito menor 
que o diâmetro do cilindro, quando frio.
• Quando o pistão e o cilindro estão em temperatura de trabalho, o espaço 
entre eles é diminuído pela maior expansão do pistão de liga de Al.
• Atualmente, a maioria dos blocos de motores automotivos, especialmente 
os de baixa e média potência, são feitos também de liga de alumínio.
Estrutura do pistão
• A tensão mecânica no pistão é maior na coroa e na região do pino, e portanto 
um maior volume de metal é concentrado nessas áreas para fornecer a força 
extra que é necessária.
• Isso significa que a expansão térmica é maior em algumas regiões do pistão do 
que em outras, mas os pistões são projetados para permitir isso.
Canaletas dos anéis
Saia
• A parte superior do pistão, a coroa, opera em temperaturas mais altas, e 
portanto o diâmetro E é consideravelmente menor do que o diâmetro interno do 
cilindro, de modo a permitir a expansão.
• O diâmetro C, medido na parte inferior do pistão (saia) em ângulos retos ao 
alojamento do pino, é maior que o diâmetro E, e assim o pistão é efetivamente 
afunilado ao longo do seu comprimento.
Canaletas dos anéis
Saia
• O diâmetro D, o qual é medido na saia, logo abaixo dos furos do alojamento 
do pino, é menor do que o diâmetro C.
• Isto ocorre para permitir uma expansão extra causada pelo metal adicional nas 
imediações do alojamento do pino.
• O diâmetro C é o maior diâmetro do pistão e é consideravelmente maior do 
que D, o que significa que o pistão tem uma forma oval na saia.
Canaletas dos anéis
Saia
• O diâmetro C é chamado de diâmetro nominal do pistão, quando este está 
sendo medido para verificar a folga no cilindro. Como norma geral, recomenda-
se que a folga entre a saia do pistão e o cilindro esteja entre 0,001 e 0,002 vezes 
o diâmetro (p.ex.: 0,12 mm contra diâm. do cilindro de 91 mm).
• Logicamente, na prática, isto sempre deve ser verificado em relação a uma 
recomendação do fabricante.
Canaletas dos anéis
Saia
• A distância A, medida do centro do alojamento do pino para a parte superior 
da coroa do pistão, é chamada de altura de compressão do pistão.
• Esta dimensão afeta a taxa de compressão do motor e deve ser levada em 
consideração quando os pistões de substituição estiverem sendo 
selecionados para um motor.
Canaletas dos anéis
Saia
Saia do pistão
• A figura abaixo, em (a), mostra um pistão com uma ranhura cortada em seu 
lado. Este tipo de pistão entra bem justo no cilindro quando este está frio e, à 
medida que o motor se aquece, a expansão do pistão fecha a ranhura. Este tipo 
de pistão é conhecido como um pistão de saia fendida, e é projetado para 
reduzir o ruído mecânico.
Saia fendida
Material 
removido
Lado de maior atrito, 
lado de empuxo 
principal
• Em (b), a figura mostra um pistão cuja parte da saia é removida para aliviar o 
peso do componente, assim como reduzir a área em contato com a parede 
do cilindro.
Saia dividida
Material 
removido
Lado de maior atrito
Lado de empuxo principal
• O ângulo como o qual a biela está 
alinhada quando a alta pressão 
da combustão é aplicada ao 
pistão faz com que este seja 
empurrado forte contra a parede 
do cilindro.
• A seta na figura ao lado mostra a 
direção da reação da parede do 
cilindro a este impulso. Com o 
tempo, esta ação leva ao 
desgaste na parte superior do 
cilindro.
Lado de
empuxo
principal
Sem 
desgaste
desgas
te
Seção de um cilindro
Lado de
empuxo
principal
Principais ComponentesMóveis
Parte 3
Virabrequim
• O virabrequim é parte do motor onde o movimento
alternativo dos pistões é convertido em movimento
rotativo.
Principais
componentes
½ curso do 
pistão
moentes
munhões
moentes
contrapeso
moentes
munhões
munhão
Bronzinas de biela e mancal
Biela
“roletada”
Virabrequim 
“roletado” nos 
munhões
moentes
Raio de 
concordância
moentes
Orifícios de lubrificação
flange
Rolamento de 
agulha ou bucha
• Os virabrequins são normalmente feitos de aço de alta qualidade por 
forjamento. Após a forja, os munhões e moentes são usinados e, no 
processo, os raios de concordância são cuidadosamente trabalhados 
porque desempenham uma parte importante na capacidade do eixo para 
resistir à fratura. As perfurações internas transferem o óleo dos mancais 
principais (munhões) para os moentes.
munhões
Rasgo de chaveta
Casquilhos do virabrequim
•Como os virabrequins de motores multi-cilindros são normalmente feitos de 
uma só vez, é necessário usar mancais divididos. As duas metades do mancal 
dividido são muitas vezes referidas como casquilhos. Normalmente são feitos 
de chapa de aço com aproximadamente 2,5 mm de espessura e revestidos 
com uma camada de 0,15 mm de metal adequado para mancais.
Material dos casquilhos
• O metal branco ou o metal Babbit tem o nome devido a Isaac Babbit, que o 
desenvolveu no início do século XIX.
• O metal Babbit original foi fabricado a partir de 50 partes de estanho, 5 de 
antimônio e 1 de cobre. As ligas posteriores contêm um pouco de chumbo 
e as proporções dos elementos de liga variam de acordo com a utilização a 
que o metal deve ser colocado.
• É bastante macio e tem baixa fricção quando usado para suporte de eixos 
de aço. O metal macio permite que pequenas partículas abrasivas sejam 
levadas para abaixo da superfície, e isso reduz o desgaste do eixo. Devido 
aos elevados níveis de stress impostos aos munhões e aos moentes, os 
casquilhos de Babbit são normalmente usados para eixos comandos de 
válvula.
Ligas de Estanho - Alumínio
• São comumente usadas para casquilhos porque são resistentes à fadiga e têm 
baixa fricção quando usadas contra um eixo de aço. Uma camada fina da liga 
de estanho-alumínio é aplicada no casquilho de aço como mostrado a seguir.
Ligas de Cobre - Estanho
•São aproximadamente 70% de cobre e 30% de estanho. Eles são mais duras do 
que as ligas de alumínio e têm alta resistência à fadiga, mas são menos capazes 
de permitir a incorporação de pequenas partículas, o que significa que são 
indicados para suportar eixos de maior carga ou de maior dureza.
Ligas de Cobre - Chumbo
•São constituídas por cobre e chumbo com uma pequena adição de estanho. 
Eles são muito usadas em motores turbinados ou pesados, devido a sua 
capacidade de carga. Sofrem a desvantagem de serem suscetíveis a ataques 
corrosivos de ácidos encontrados em alguns óleos, de modo que são 
revestidos com uma fina camada de liga de chumbo, estanho e índio de  0,02 
mm de espessura.
Biela
• A biela transmite a força do gás 
em expansão do pistão para o 
virabrequim. As bielas são 
normalmente feitas de aço 
forjado e têm uma forma de 
seção , o que lhes dá 
resistência máxima e um peso 
relativamente pequeno.
Seção em 
Extremidade
menor 
(pistão)
Extremidade 
menor 
(pistão)
Extremidade 
maior 
(virabrequim)
Pino do pistão
Trava (anel) de fixação
Alojamento da trava 
do pino
Pino do pistão: conecção 
biela/pino do tipo 
restritiva.
Neste tipo de conecção, 
o pino é fixado à biela, 
sendo todos os 
movimentos restritos ao 
pistão.
Pino do pistão: conecção 
biela/pino do tipo livre.
O o pino é gira 
livremente tanto em 
relação à biela quanto 
em relação ao pistão, 
sendo impedido de
movimentos axiais pela 
trava de fixação.
• A extremidade grande da biela contém o mancal que liga a biela ao 
virabrequim. O mancal é dividido em duas partes para permitir a montagem 
ao virabrequim.
casquilhos
Capa ou cobertura 
do mancal
OBRIGADO!