Um eixo de comando de válvulas é essencial para a regulação ideal do sincronismo das válvulas do motor. Ele impacta diretamente o desempenho do motor, a eficiência de combustível e as emissões. Com vários tipos de arranjos de válvulas, os eixos de comando de válvulas são personalizados para atender aos requisitos específicos do motor. Isso pode variar de veículos comuns a motores de alto desempenho.
Continue lendo para aprender todos os detalhes sobre o eixo de comando de válvulas. Aprenda seus tipos, materiais comuns usados em sua fabricação, aplicações e dicas de manutenção para garantir o funcionamento ideal do motor.
O que é um eixo de comando? Função do eixo de comando
O eixo de comando de válvulas é uma parte importante do motor, projetada para controlar o tempo de abertura e fechamento das válvulas do motor. O eixo possui os cames (lobos), responsáveis pelo movimento de rotação.
Nos motores de combustão interna, os lóbulos de comando de válvulas pressionam as válvulas que regulam a admissão de ar e a exaustão dos gases de combustão. Eles estão conectados ao virabrequim por meio da correia ou corrente dentada, que garante o acionamento correto das válvulas. Essa sincronização correta no motor pretendido é importante para o desempenho ideal do motor, com a emissão precisa dos gases.
O princípio de funcionamento do eixo de comando
O princípio de funcionamento do eixo de comando de válvulas é determinado principalmente pela forma como ele converte o movimento rotacional em movimento linear. Ele é usado principalmente para controlar o sincronismo das válvulas em um motor. Isso é feito por meio de lóbulos de formato especial, ou cames, montados ao longo do eixo.
Quando o eixo de comando de válvulas começa a girar, cada lóbulo pressiona um tucho de válvula ou balancim. Isso ajuda a abrir a válvula de admissão ou escape do motor em um ponto específico do ciclo. Assim que o lóbulo completa o ciclo, a mola da válvula mantém a válvula fechada.
O movimento giratório completo é controlado pelo virabrequim por meio de uma correia dentada, corrente ou engrenagens. Ambas as partes devem se mover juntas no momento certo para que o motor funcione com eficiência.
Alguns motores avançados utilizam sistemas inteligentes, como o Comando Variável de Válvulas (VVT). Ele ajusta principalmente o comando de válvulas dinamicamente e melhora o desempenho. Ele ainda otimiza a operação do motor em várias velocidades e equilibra a rotação.
Principais componentes de um eixo de comando
Lóbulos (Nok)
O lóbulo, frequentemente chamado de cames, são as peças salientes fixadas ao eixo de comando. Ele é estrategicamente projetado para controlar a abertura e o fechamento das válvulas do motor. O formato e o tamanho dos lóbulos afetam significativamente o tempo e a duração do movimento das válvulas. Quando o eixo de comando gira, ele começa a girar contra os tuchos, as hastes de pressão ou os balancins. Ele gira a válvula para abri-la e fechá-la.
Diário da árvore de cames
O munhão do eixo de comando é uma parte cilíndrica do eixo de comando que funciona como superfície de apoio. Ele está localizado ao longo do eixo, onde o eixo de comando se conecta ao bloco do motor ou cabeçote. A principal função desta parte é garantir uma superfície lisa para o eixo de comando, ajudando-o a girar dentro do motor sem atrito.
Engrenagem de distribuição ou roda dentada de distribuição
A engrenagem de distribuição no eixo de comando conecta os dois eixos de comando principalmente por meio de um sistema de corrente ou correia. A engrenagem possui dentes que se encaixam na corrente ou correia para transmitir o movimento rotacional. O objetivo é garantir que o eixo de comando e o virabrequim girem em sincronia e manter o sincronismo das válvulas.
Rolamento da árvore de cames
Estes são os rolamentos que abrigam o munhão do eixo de comando. Eles são projetados para fornecer suporte ao eixo de comando e reduzir o atrito durante a rotação do mesmo. Dessa forma, o eixo de comando permanece corretamente alinhado, especialmente quando o motor está girando em altas rotações durante a operação.
Mecanismo de bloqueio do eixo de comando
Este mecanismo especializado mantém todo o eixo de comando de válvulas em uma posição fixa. É um recurso de segurança que garante que o eixo de comando gire na direção ideal e evita que ele perca o sincronismo das válvulas.
Hastes de pressão
As bielas são hastes longas e finas usadas em certos motores e transmitem o movimento do eixo de comando de válvulas para os tuchos de válvulas e balancins do motor. São comumente encontradas em projetos de motores com válvulas no cabeçote (OHV).
Braços de roqueiro
Os balancins transferem o movimento das hastes de comando para as válvulas. Normalmente, são alavancas pivotantes que ficam no eixo ou ponto de apoio e regulam a abertura e o fechamento da válvula. Eles mantêm a sincronização correta no ciclo do motor.
Elevadores de válvula (tuchos)
Tuchos de válvulas, também conhecidos como tuchos, que entram em contato direto com os lóbulos do eixo de comando de válvulas. Teoricamente, eles são principalmente os intermediários entre o eixo de comando de válvulas e as bielas. O objetivo é transmitir o movimento rotacional do eixo de comando de válvulas para o movimento linear necessário para abrir e fechar as válvulas do motor.
Tipos de eixos de comando usados em diferentes indústrias
Com base no tipo de elevador/taco
Taco plano
Um eixo de comando de válvulas com tucho plano utiliza tuchos planos que entram em contato direto com os lóbulos do comando. Normalmente, é feito de aço ou outros materiais resistentes e desliza diretamente contra os lóbulos do comando.
Patinete
O eixo de comando de rolos é a peça mais comumente usada no elevador de rolos, projetado para reduzir o atrito entre os elevadores e os lóbulos do came. Ele possui uma pequena roda ou rolo no ponto de contato com o lóbulo do came.
Cogumelo
Um eixo de comando tipo cogumelo é encontrado em tuchos em formato de cogumelo, que possuem um espaço maior em comparação com tuchos planos ou de rolos. É usado em aplicações que exigem alta elevação e perfis de comando agressivos, por exemplo, em motores de alto desempenho.
Com base na atuação do levantador
Tucho hidráulico
Um tucho hidráulico é um tipo de tucho hidráulico que utiliza pressão de óleo para manter a folga constante entre o eixo de comando de válvulas e os componentes do conjunto de válvulas. É usado principalmente para ajustar a válvula, garantindo que não haja pressão excessiva sobre ela.
Tucho Sólido
Os comandos de válvulas com tucho plano sólido não possuem mecanismo hidráulico e exigem ajuste manual da folga das válvulas. Oferecem contato direto entre o comando e o tucho. Possui os perfis de rampa de eixo de comando mais rápidos de todos os tempos, o que ajuda a aprimorar o desempenho.
Rolo Hidráulico
Para reduzir o atrito, os rolos hidráulicos oferecem uma boa combinação de recursos autoajustáveis com rolamentos de rolos. São usados para operações em RPMs mais altas, entre ~7,000 e 8,000 RPM.
Rolo Sólido
Os cames de rolos sólidos utilizam elevadores de rolos e não possuem mecanismo hidráulico. Possuem uma rotação máxima de mais de 8,000 rpm, o que proporciona estabilidade superior em altas velocidades.
Baseado no eixo de comando de válvulas no cabeçote
Existem três tipos principais de transmissão por eixo de comando:
SOHC (câmbio de comando único)
O projeto SOHC utiliza um único eixo de comando por banco de cilindros, localizado principalmente no cabeçote do motor. Este eixo de comando é projetado para controlar as válvulas de admissão e escape.
DOHC (Duplo comando de válvulas no cabeçote)
O sistema DOHC utiliza dois eixos de comando de válvulas por fileira de cilindros — um para as válvulas de admissão e o outro para as válvulas de escape. Esses comandos de válvulas duplos são mais adequados para motores de alto desempenho.
Válvula suspensa (OHV)
No motor de haste de comando, um eixo de comando comum é encontrado no bloco do motor, que aciona as válvulas por meio de hastes de comando e balancins.
Quais são as diferenças entre eixos de comando de válvulas no cabeçote (OHV) simples e duplos?
Aqui está uma tabela rápida resumindo a diferença entre esses eixos de comando de válvulas no cabeçote e no cabeçote (OHV) simples e duplos comuns:
| Característica | SOHC | DOHC | OHV (haste de pressão) |
|---|---|---|---|
| Árvores de cames por banco de cilindros | 1 | 2 | 1 |
| Controle de válvula | 1 came controla a admissão e o escape | 1 came para admissão, 1 para escape | O eixo de comando no bloco utiliza hastes de pressão |
| Contagem de válvulas por cilindro | Normalmente 2 | 4+ | Normalmente 2-4 |
| Desempenho | Moderado | Alto | Moderado |
| Complexidade | Baixo | Alto | Baixo |
| Potencial de RPM | Abaixe | Alto | Limitada |
| Aplicações | Carros pequenos, motocicletas | Carros esportivos, motores de alto desempenho | Caminhões, muscle cars, motores industriais |
Vantagens e desvantagens do eixo de comando
Aqui estão os benefícios e considerações especiais do uso do eixo de comando na aplicação:
Prós
- Garante a abertura e o fechamento oportunos da válvula
- Melhora o desempenho do motor, com a potência de saída
- Oferece combustão eficiente, o que leva a uma melhor economia de combustível
- Perfil de eixo de comando personalizável para atender às necessidades específicas de desempenho
- O sincronismo preciso do eixo de comando reduz as emissões nocivas
Contras
- Fabricação complexa
- Reduz os custos de produção do motor
- Sujeito a desgaste frequente ao longo do tempo
- Eixos de comando desgastados ou ajustados incorretamente causam ruídos ou vibrações no motor.
- Nem todos os projetos de eixo de comando são adequados para altas faixas de RPM
Qual material é usado nos eixos de comando?
O eixo de comando é feito de diversos materiais. Aqui está uma visão geral detalhada de cada material usado na fabricação do eixo de comando, com os detalhes das propriedades necessárias:
Ferro fundido resfriado
É o tipo mais comum de material para eixo de comando de válvulas, utilizado devido à sua impressionante dureza em todas as superfícies. Através do resfriamento rápido durante o processo de usinagem, cria uma superfície externa dura e mantém um núcleo interno mais dúctil. Você o encontrará comumente nos eixos de comando de válvulas de motores de produção padrão, como carros econômicos e veículos leves, bem como em alguns modelos menores.
Aço
Esses tipos de materiais são feitos de aço carbono ou aço-liga, que passa por um extenso tratamento térmico e aumenta sua dureza. Os eixos de comando de válvulas de aço são resistentes à fadiga e podem facilmente lidar com motores de alto desempenho. É usado em motores de alto desempenho, carros esportivos e muscle cars. Às vezes, você o verá em caminhões pesados e motores industriais.
Aços de liga
Esses tipos de aço são ligados a alguns materiais essenciais, como cromo, molibdênio e vanádio, que aumentam a resistência e a dureza. Oferecem resistência superior ao desgaste no motor, mesmo em comparação com o aço carbono básico. Você o encontrará em carros de corrida e de rua de alto desempenho.
Boleto de aço
Este material de alta qualidade é feito de um único bloco sólido de aço, usado principalmente para moldar o eixo de comando. Oferece excelente resistência, o que ajuda o eixo de comando a suportar altas cargas mecânicas e vibrações. Este eixo de comando é usado em corridas de arrancada, ralis e muitos outros veículos de alto desempenho.
Aço forjado
O aço forjado é fabricado por aquecimento e compressão de aço sob alta pressão. Isso melhora a resistência do material e o torna ideal para aplicações de alta tensão. Você encontrará o eixo de comando de válvulas em aplicações de corrida, muscle cars e carros de rua de alto desempenho.
Boleto de aço
Esses aços são feitos de barras de aço sólido e usados para fabricar os lóbulos e munhões do eixo de comando. Oferecem amplas opções de personalização para o perfil do eixo de comando. Esses tipos de eixos de comando são encontrados principalmente em aplicações de corrida e alto desempenho.
Aço de nitretação (EN40B)
Aços de nitretação, como o EN40B, são aços de liga de alta qualidade fabricados pelo processo de nitretação. Esse processo especial ajuda a melhorar a resistência ao desgaste e à fadiga do material. Também melhora a resistência à corrosão do eixo de comando de válvulas e sua aplicação. O eixo de comando de válvulas é usado em motores de corrida, motores de automobilismo e motores industriais pesados.
Principais considerações para selecionar o material certo para o eixo de comando
Durabilidade e Longevidade
Os eixos de comando enfrentam continuamente maior atrito durante o funcionamento. Geralmente, isso ocorre devido ao contato com os tuchos, balancins e válvulas. Escolha um material que suporte cargas cíclicas constantes sem falhas. Por exemplo, a fundição a frio é a melhor opção, podendo durar até 150,000 km em aplicações padrão. Em contrapartida, o aço billet pode atingir mais de 100,000 RPMs com a manutenção adequada.
Condições de Operação
Os eixos de comando operam em ambientes de alta temperatura. Motores de tração sofrem cargas diferentes em diferentes RPMs. Portanto, o material escolhido deve suportar essas flutuações sem se deformar. Por exemplo, aços-liga como o EN40B podem suportar temperaturas de até 1,200 °C.
Desempenho
Os tipos de motores de alto desempenho encontrados em esportes motorizados precisam de eixos de comando que garantam RPMs mais altas. Eles devem proporcionar maior resistência à tração e ao desgaste. Aços billet e aço forjado são usados para garantir RPMs mais altas, independentemente da intensidade do ambiente.
Compatibilidade
Diferentes tipos de motores, como SOHC, DOHC e OHV, exigem diferentes tipos de material. Por exemplo, se você estiver usando motores com mais de duas válvulas por cilindro, certifique-se de usar um material que possa lidar com a sincronização de válvulas mais complexa sem falhas. Ferro fundido ou aço resfriado são as melhores escolhas devido à sua durabilidade.
| Tipo de motor | Material Apropriado |
|---|---|
| motores SOHC | Ferro fundido resfriado, aço |
| Motores DOHC | Aço forjado, aço tarugo |
| Motores OHV/Pushrod | Aço forjado, aços ligados |
Endurecimento de Superfícies
A dureza superficial do material escolhido é essencial para garantir o desempenho ideal do eixo de comando de válvulas no motor específico. A nitretação pode aumentar a dureza superficial em 50% ou mais. O aquecimento por indução é usado principalmente aqui para endurecer os eixos de comando de válvulas e torná-los mais resistentes ao desgaste e à fadiga.
Aplicações do eixo de comando
Automotiva
Em motores automotivos, o eixo de comando de válvulas é a peça mais importante para controlar o sincronismo das válvulas, manter a potência do motor e melhorar a eficiência de combustível. Além disso, em veículos modernos que exigem projetos avançados de eixo de comando de válvulas, o eixo de comando DOHC oferece melhor desempenho com controle ideal de emissões.
motocicletas
As motocicletas utilizam o eixo de comando de válvulas como parte integrante do projeto do motor para controlar o sincronismo das válvulas e garantir uma operação em alta rotação. Geralmente, são leves, o que permite melhorar o desempenho sem adicionar volume desnecessário.
Maquinário pesado
Máquinas pesadas, como equipamentos de construção, utilizam eixos de comando para lidar com cargas extremas e longas horas de operação. Os eixos de comando utilizados aqui são geralmente maiores, com designs mais industriais que podem lidar facilmente com o estresse mecânico.
Indústria aeroespacial
Tanto aeronaves comerciais quanto militares utilizam o eixo de comando de válvulas para garantir o desempenho preciso dos motores de turbina. Além disso, os motores de naves espaciais utilizam um eixo de comando de válvulas de alto desempenho para controlar componentes críticos de sincronização.
Marítimo
Motores marítimos, incluindo barcos, navios e submarinos, otimizam bastante o eixo de comando de válvulas para garantir o sincronismo ideal das válvulas e a eficiência de combustível. Os eixos de comando marítimos são feitos de aço inoxidável ou ligas resistentes à corrosão, que podem prevenir ferrugem e desgaste.
Motorsport
No automobilismo, os eixos de comando de válvulas são importantes para otimizar o desempenho em altas rotações. Eles oferecem maior resistência à tração e ao desgaste. Por exemplo, aço Billet e aço forjado são utilizados devido à sua maior durabilidade, garantindo que os eixos de comando resistam a condições extremas.
Motores Industriais
Motores industriais, frequentemente utilizados em geração de energia, bombas e compressores, exigem um eixo de comando de válvulas de alto desempenho. Sua principal função é operar continuamente por longos períodos sob cargas variáveis. Nesse caso, os eixos de comando otimizam o sincronismo das válvulas em diversas máquinas, como compressores de ar e bombas d'água.
Equipamento Agrícola
Muitos equipamentos agrícolas, como tratores e outras máquinas com motores de combustão interna, utilizam eixos de comando de válvulas. Eles são usados para abrir e fechar as válvulas de admissão e escape do motor, garantindo um funcionamento eficiente.
Motores a diesel
Motores a diesel tendem a ter um comando de válvulas mais conservador do que os motores a gasolina. Os eixos de comando de válvulas utilizados aqui são projetados de forma diferente para acomodar as altas taxas de compressão. Por exemplo, o motor a diesel Cummins ISX de 15 litros utiliza uma sobreposição de válvulas mais longa para gerar alto torque em baixas rotações.
Como fazer a manutenção e os cuidados com um eixo de comando?
Mudanças Regulares de Óleo
Devido ao desempenho a longo prazo, é comum que o óleo do comando de válvulas seja o primeiro a ser lubrificado, causando desgaste abrasivo nos ressaltos e rolamentos do comando. Use óleo de motor de alta qualidade e troque-o nos intervalos recomendados pelo fabricante para manter a lubrificação.
Mantenha o motor limpo
Poeira e sujeira dentro do motor bloqueiam as passagens de óleo ao redor do eixo de comando. Tudo o que você precisa para realmente limpar o motor. Você pode usar os filtros de ar para garantir um melhor fluxo de óleo.
Lubrificação adequada durante a instalação
Ao instalar um eixo de comando de válvulas, certifique-se de aplicar a quantidade exata de lubrificante nos munhões e lóbulos. Isso ajuda a evitar o contato seco na fase inicial.
Monitorar o sincronismo do eixo de comando
Verifique regularmente o sincronismo do eixo de comando com uma luz de ponto ou ferramentas de diagnóstico. Caso contrário, haverá risco de falhas de ignição do motor e baixa eficiência de combustível.
Evite superaquecimento
Durante a operação do motor, verifique se ele também está resfriando corretamente. Por exemplo, verifique o radiador, o termostato e os níveis do líquido de arrefecimento.
Inspecione regularmente quanto a desgaste
Inspecione o eixo de comando em busca de sinais de desgaste, como corrosão, marcas ou descoloração. Isso pode ser resultado de atrito excessivo ou falta de lubrificação. Repare o problema o mais rápido possível para evitar a falha do motor.
Verifique a pressão da mola da válvula
Verifique sempre as molas das válvulas regularmente para detectar qualquer sinal de partes enfraquecidas ou desgaste. Use um testador de molas de válvula e certifique-se de que estejam dentro da faixa de pressão recomendada.
No fechamento
Se você deseja obter o melhor desempenho do motor, o eixo de comando deve atender aos requisitos específicos do seu motor. Para garantir eixos de comando de alta qualidade, com as sugestões e recomendações de especialistas, Serviços de usinagem CNC, RICHCONN está aqui para você.
Somos especializados em usinagem CNC para a fabricação de componentes de motores de alto desempenho. Nosso serviço de usinagem CNC é ideal para motores automotivos, de competição, industriais e muito mais. Entre em contato conosco para obter o material e o design de comando de válvulas ideais para suas necessidades.
Perguntas frequentes
Qual é a função do eixo de comando em um motor?
O eixo de comando de válvulas desempenha um papel fundamental no controle do sincronismo das válvulas de admissão e escape do motor. Ele ajuda os motores a aspirar ar e combustível e a expelir os gases de escape no momento certo.
Um eixo de comando pode ser reparado se estiver danificado?
Sim, você pode facilmente reparar os danos no eixo de comando, mas isso depende da extensão do dano. Desgastes menores ou imperfeições superficiais podem ser usinados, enquanto danos graves exigem a substituição completa da peça.
Como o material do eixo de comando afeta o desempenho do motor?
Os materiais utilizados no eixo de comando de válvulas desempenham um papel fundamental na determinação da resistência, resistência ao desgaste e durabilidade que ele oferece durante a operação. Materiais mais resistentes ajudam a obter RPMs mais altas, enquanto materiais mais macios limitam o desempenho do motor.
Qual é a diferença entre um eixo de comando de válvulas e um virabrequim?
O eixo de comando controla o sincronismo das válvulas do motor. Ele garante o momento certo de abertura e fechamento das válvulas. Por outro lado, o virabrequim converte o movimento de subida e descida dos pistões em movimento rotacional. Ele ajuda a dar potência ao motor para dar a partida.
Quanto tempo dura um eixo de comando?
O fator depende da manutenção e do tipo de motor. Mas, com os devidos cuidados, ele pode rodar muitos quilômetros, muitas vezes ultrapassando 150,000.
