Terça-feira, 5 de Outubro de 2021

Vibração, essa companhia indesejável

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Superbonder nas obturações e manda bala! (Ilustração: Walter Junior)

Por que os motores vibram? Saiba a origem e como reduzir esse efeito indesejável.

Começa com um formigamento nas mãos, depois são as solas dos pés que passam a ficar insensíveis. De repente, parece que o mundo todo está tremendo. Este efeito indesejável é a consequência natural do funcionamento do motor. As vibrações variam de acordo com o tipo de ciclo do motor (dois ou quatro tempos), o número de cilindros (quanto mais cilindros, menor a vibração), a capacidade volumétrica (a cilindrada) e o investimento de cada fábrica no sentido de atenuá-las. Eliminar de vez é impossível.

biela.jpg

O pé da biela é onde se encaixa o pistão, no círculo menor.

Existem dois tipos de movimento atuando dentro de um motor: o alternado e o rotatório. A única exceção feita a estes dois tipos é a biela, um caso particular porque uma parte move alternadamente (seu pé) junto com o pistão, enquanto outra (a cabeça) move rotatoriamente junto com o virabrequim. A biela tem três partes, sendo chamada de cabeça a parte que se prende ao virabrequim; pé é a parte que se prende ao pistão e a haste, que é a ligação entre o pé e a cabeça. Muita gente costuma trocar o pé pela cabeça.

Como surgem

Os movimentos do motor criam forças*, divididas basicamente em três: força inercial, provocada pelo movimento alternado, e pseudo-força centrífuga, provocada pelo movimento rotatório. A terceira força é criada pela variação de pressão dentro da câmara de combustão.

umcilindro.jpg

Motor de um cilindro: muita vibração!

Todas estas forças se descarregam sobre o bloco do motor, quadro e mancais de apoio, sendo que a centrifuga e a força motriz têm uma elasticidade que fazem o motor efetuar pequenos deslocamentos, que se repetem ciclicamente conforme o regime de rotação. Tais deslocamentos pequenos, rápidos e contínuos são definidos exatamente como vibração.

Para eliminar a vibração no virabrequim é tecnicamente simples: basta criar uma rotação igual e contrária para obter uma resultante nula. Para isso basta colocar contrapesos correspondentes a cada mancal do virabrequim, divididos em massas e que somadas têm a mesma massa dos componentes em rotação. Muitas motos usam esse recurso, caso das CB 400/450.

Por isso é que os preparadores gastam seus neurônios tentando aliviar o peso das peças móveis. Isto diminui a força inercial e aumenta o regime de rotações, elevando a potência.

Goldwing.jpg

Motor boxer de seis cilindros da Honda Gold Wing 1800: vibração praticamente nula.

Todo cilindro tem sua fase ativa, a cada duas voltas do virabrequim (motor quatro tempos) ou a cada volta (motor dois tempos). Durante a fase ativa, a combustão gera um impulso sobre o pistão, de forte intensidade e breve duração. Por causa da pequena inclinação da biela, este impulso se descarrega em parte sobre o virabrequim e parte na parede do cilindro, criando a tendência de o motor girar sobre si mesmo, em torno do eixo do virabrequim.

Ai entram em cena peças importantes: os apoios do motor ao quadro (alguns com coxins de borracha) que impedem motor de dar cambalhotas por todo lado. Mas não conseguem impedir totalmente que parte destes movimentos estranhos se transmita ao veículo. Existem formas de minimizar este fenômeno (além do uso de coxins de borracha, é claro) dividir a cilindrada em vários cilindros, reduzindo assim a intensidade dos impulsos. Ou colocá-los de forma opostas, como no motor boxer da BMW. O movimento de um pistão ajuda a equilibrar o outro, em um vai-vem eficiente.

CBX1050.jpg

Motor seis cilindros em linha da Honda CBX 1050: baixa vibração e muito conforto.

Combate à vibração

Uma vez que não é possível acabar com a vibração, é preciso reduzir seus efeitos. A solução mais simples seria aumentar o número de cilindros. Em segundo lugar, acrescentar um ou até dois eixos balanceiros. No primeiro caso, a força inercial de um cilindro é anulada pelo outro correspondente. Diminuindo-se a cilindrada de cada cilindro, diminui-se também os pesos em movimento alternado, o que reduz as vibrações. Por isso, um motor Four (de quatro cilindros) vibra menos que um de apenas um cilindro.

No caso dos eixos balanceiros, coloca- se dentro do motor um "falso virabrequim", um eixo rotativo que gira no sentido contrário ao virabrequim "verdadeiro". Desta forma o balanceiro vai criar forças opostas às criadas pelo virabrequim. Com isso são balanceadas as vibrações primárias (de alta freqüência), as mais prejudiciais. Mas, não são eliminadas as vibrações secundárias (de baixa freqüência). Para se obter um equilíbrio maior seriam necessários dois eixos balanceadores ligados entre si, uma solução utilizada no velho motor da Honda 400/450.

Em alguns motores modernos os comandos de válvula também têm eixos balanceiros para eliminar ainda mais as vibrações. A solução mais confortável para o motociclista é isolar a transmissão das vibrações do motor para o quadro, utilizando mancais elásticos. Estes mancais elásticos são peças de metal e borracha que ficam entre o bloco do motor e os pontos de fixação no quadro.

virabrq_contrapeso.jpg

Contrapeso separado do virabrequim: solução complexa, mas eficiente.

Uma boa manutenção periódica do motor também contribui para reduzir as vibrações. Quando o motor começa a apresentar perda de potência, de compressão ou for vítima de um travamento, o melhor remédio é fazer uma retífica, trocando de anéis pistão e juntas para deixar o motor "justo". As folgas nas bielas são as maiores contribuintes para aumentar a vibração de um motor.

Constantemente as fábricas investem em pesquisa e desenvolvimento em tudo que produz vibração (combustão, balanceamento de componentes, mancais, etc), sem levar em conta o que é viável ou não industrialmente. Depois é que se analisa a relação custo-beneficio para aplicar o desenvolvimento às motos de produção.

Num passado distante, tanto a Kasinski quanto a Sundown apresentaram modelos de 125 e 150 cc equipados com balanceiros. A tentativa é aliviar o sufoco de quem passa o dia inteiro montado em uma moto de um cilindro. Sobretudo aqui no Brasil, onde a maioria dos motociclistas só conhece o acelerador na posição tudo aberto!

Motor_raiox.jpg

Motor de três cilindros: baixa vibração com volume compacto.

Como ajudar

Ao contrário do que se pensa, a vibração é mais sentida quando o motor está "caindo” de rotação e não subindo. Para medir se uma moto apresenta um nível alto de vibração, coloque-a no cavalete central (ou lateral) e ligue o motor. Acelere até a rotação de potência máxima e solte o acelerador. Quando a rotação estiver perto do torque máximo, será o momento de maior vibração. Repare como a imagem refletida nos espelhos fica tão embaralhada que mal da pra ver alguma coisa. Se a moto não tem conta-giros, sem problema, basta acelerar e soltar para sentir a vibração. Alguns cuidados podem reduzir os efeitos e desconfortos provocados pela vibração. Uma simples tira de borracha (de câmara de pneu) entre a placa e o suporte já serve para reduzir a transferência da vibração, que normalmente faz a placa quebrar ao meio. Outra solução simples é adotar as proteções de borracha nas pedaleiras das motos fora de estrada ou até mesmo uma manopla de espuma mais macia. Parece óbvio, mas as manoplas gastas aumentam barbaramente a sensação de vibração. Já existem até manoplas de espuma bem macias. Neste caso, o uso de um bom e novo par de luvas também colabora bastante. Quando for lavar a moto em casa, aproveite para verificar aquelas borrachas que ficam entre o tanque de gasolina e o quadro. Algumas delas ressecam, endurecem e não conseguem absorver as vibrações. Trocá-las e fácil e custa pouco. Ultimamente até as motos mais simples – como Sundown Web 100, Honda Biz 125 ou Suzuki Burgman 125 ­– contam com ponteiras de metal na extremidade do guidão. Estas ponteiras também têm a finalidade de eliminar parte da vibração sentida nas mãos. Por isso não se deve retirá-las, nem trocar por peças de plástico, mais leves. Nas motos fora-de-estrada elas devem ser mantidas mesmo se for usado o protetor de mão.

Parafusos em fuga

Os parafusos e porcas da sua moto estão se despedindo por conta da vibração? Na linha de montagem as motos são montadas com uma carga específica de torque em cada porca ou parafuso. Nas manutenções é vital que os mecânicos reapertem tudo com auxílio de uma ferramenta chamada torquímetro que serve justamente para colocar a carga certa de força em cada item. Quem não tem essa ferramenta aperta no “olhímetro” e isso pode fazer alguns deles pularem fora. Quando envolve itens de segurança essa preocupação com o torque correto pode salvar vidas. Nos outros casos pode representar apenas um prejuízo financeiro.

porca_parlock.jpg

Porca parlock: bucha de náilon trava os movimentos.

Algumas dicas espertas para evitar espalhar pedaços de moto pelas ruas.

– Se gosta de fazer manutenção em casa adquira um torquímetro e baixe o Manual de Oficina da sua moto para saber o torque em cada item.

– Dê preferência para as porcas “parlock” em peças que se movimentam, ou estão sujeitas a muita vibração como as manetes de freio e embreagem ou a placa.

– Hoje existem adesivos de porcas e parafusos, mas atenção: são oferecidas várias opções de aderência. Nos casos mais extremos nunca mais vai conseguir soltar a porca ou parafuso. Escolha o adesivo recomendado para cada componente.

– Verifique periodicamente os coxins e borrachas da moto. O uso constante do querosene na lavagem ataca as borrachas que se rompem e perdem a capacidade de absorver as vibrações.

– Mantenha balanceamento das rodas sempre que reparar um furo nos pneus.

*(Nota do Redator) Este texto foi escrito e publicado em dezembro de 2005. Hoje convencionou-se chamar de pseudo-forças todas que não são ligadas à geração de energia. Por isso, termos como “força centrífuga”, foram rebatizados, no caso, por aceleração centrífuga, ou simplesmente centrífuga. Se a fórmula da força é massa vezes o quadrado da aceleração, um virabrequim, por exemplo, tem uma massa e aceleração variável. Seria lógico entender que o movimento dele resultaria em uma força. Mas não é mais. Para manter o texto original deixei com a nomenclatura da época, mas se te incomodar demais pode trocar apenas por “pseudo-forças”.

O equilíbrio entre escrever “certo” e escrever “fácil” sempre atormenta a vida de qualquer jornalista especializado. Na época da revista Duas Rodas tínhamos o Josias, matemático e profundo conhecedor de mecânico, o Gabriel Marazzi, engenheiro acostumado às nomenclaturas e eu, jornalista que gostava de motos! Para escrever um artigo técnico na época pré-Google, tínhamos de entrevistar engenheiros e todo tipo de técnico. Que despejavam toneladas de termos técnicos que só os diplomados na FEI entendiam e cabia a mim transformar isso em algo digerível para leitores comuns.

Neste processo de “traduzir” os textos, muitas vezes tivemos de passar ao largo da nomenclatura técnica para usar termos do conhecimento popular. A própria palavra “cilindrada” não existe tecnicamente, cujo nome correto é capacidade volumétrica. Mas ninguém pergunta: “qual a capacidade volumétrica dessa moto?”. Então, nesse processo de popularizar expressões sempre aparece (e sempre aparece mesmo) um PENTELHO que fez engenharia naval, civil, elétrica, pra dizer “ain, o jornalista escreveu força, que burro, mimimimi”. A esta gente eu aviso: deixa de ser mala, senão vou procurar seus textos pra achar um monte de erros de português!!!

publicado por motite às 01:55
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1 comentário:
De Daniel Girald a 5 de Outubro de 2021
O único motor que eu vi funcionar praticamente sem vibrar foi um flathead-six da Chrysler.

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