Eixo de Cames

Páginas: 6 (1318 palavras) Publicado: 15 de maio de 2014
1.

INTRODUÇÃO

Os gases de combustão em motores de quatro tempos são controlados por um mecanismo
de válvulas, uma estrutura complexa, conhecida como trem de válvulas, da qual o eixo de
cames (ou árvore de cames) é uma parte integrante e fundamental.
Vários tipos de trens de válvulas têm sido desenvolvidos. O overhead camshaft é o
mecanismo mais popular usado em motores de altavelocidade. Existem basicamente dois
tipos de trens de válvulas, o Duplo Comando de Válvulas no Cabeçote (DOHC) e o Comando
Simples de Válvulas no Cabeçote (SOHC). Nesse trabalho vamos considerar o DOHC.
A Figura 1 dá uma representação esquemática de um mecanismo de acionamento
DOHC típico, que utiliza cinco válvulas por cilindro (duas de escape e de três válvulas de
admissão).
Este trabalho tem comoobjetivo estabelecer uma rota para a seleção de material para
o eixo de cames, considerando suas condições de serviço.

Figura 1: Ilustração esquemática de um trem de válvulas

2.

FUNÇÃO

O mecanismo DOHC utiliza duas árvores de cames, uma aciona as três válvulas de
admissão e a outra aciona duas válvulas de escape através dos levantadores de válvulas. A
correia transmite a rotaçãodo virabrequim para eixo de cames, o qual está ligado ao
mecanismo de acionamento da árvore de cames. O eixo de cames transforma a metade da
velocidade de rotação do virabrequim. Se, por exemplo, o número de revoluções do
virabrequim é 12.000 rpm, então a árvore de cames roda a 6.000 rpm, o que resulta em
movimento alternado das válvulas a 6.000 vezes por minuto.
A Figura 2 nos da um exemplode um eixo de cames. A forma oval do ressalto de
cames determina a elevação (deslocamento) de válvulas de admissão e de escape. É essencial
que quantidades adequadas de óleo lubrificante sejam fornecidas para o ressalto de cames,
pois o contato entre a superfície curva do ressalto e a face plana do levantador de válvulas
gera alta tensão, portanto ambas as partes requerem alta resistência aodesgaste de contato.
No mecanismo DOHC, o contato entre o ressalto de cames com a cabeça do levantador de
válvulas pode ser direto ou através de uma placa redonda fina (almofada ou calço), que é
colocado na cabeça do levantador de válvulas.

Figura 2 Exemplo de uma árvore de cames. Consiste de uma Engrenagem no centro e de ressaltos de cames, que
transformam o movimento de rotação em ummovimento de vaivém.

3.

FADIGA NO EIXO DE CAMES

Analisando o funcionamento do eixo de cames, podemos observar que com o giro do
motor, o eixo ora está forçando a mola da válvula, e ora ele não está forçando, e com o
aumento da velocidade de giro, essa frequência também muda, isso ocorre ao longo do eixo
de cames nos pontos onde ele entra em contato com as molas das válvulas. Assim podemosdizer que o eixo de cames é um elemento do motor que está sujeito a carregamentos que
variam:
- Com o tempo (de forma cíclica),
- Com a velocidade de rotação do motor,
- E ao longo do comprimento do eixo.
É de conhecimento prévio que carregamentos cíclicos causam fadiga no material, e se o
material do eixo de cames é indevidamente selecionado, é comum que com o funcionamento

do sistema decames, ocorra sua ruptura por fadiga. Assim, além de exigirem um nível de
manutenção elevado, podem originar deficiências gerais de funcionamento de todo um
equipamento.
Normalmente, uma análise cuidadosa dos diagramas de aceleração e de choque (ou
impulso) permite a detecção de pontos de funcionamento problemáticos e a sua correção no
estágio de projeto.

4. DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DEDESEMPENHO
Para selecionar um material leve e resistente para esse eixo será considerado que o
torque e a flexão são quem comanda o projeto. Consideraremos que o comprimento do eixo é
especificado, enquanto o diâmetro pode ser variado. Desenvolvemos uma expressão para a
massa do material que é exigida em termos do momento de torção, momento fletor, do
comprimento do eixo, da densidade e...
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