Mecanismos complicados em simples animações

Você já tentou decifrar como as peças de um motor trabalham em conjunto? Já imaginou como tantos elementos podem trabalhar juntos em um sincronismo perfeito? Se a sua resposta é sim observe as breves explicações abaixo e entendenda como funcionam os principais motores e alguns outros mecanismos.

Ciclo de Otto (Motores 4 tempos)

Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automóveis de passeio atualmente. Para esta aplicação, é possível construir motores a quatro tempos mais eficientes e menos poluentes em comparação aos motores a dois tempos, apesar do maior número de partes móveis, maior complexidade, peso e volume, comparando motores de mesma potência.

Os quatro ciclos de um motor são:

1º ciclo: Admissão

O pistão, desce provocando uma queda de pressão no cilindro, o que provoca a aspiração dos gases de admissão. Para que a admissão possa ser realizada, a válvula de admissão deve estar aberta e a de escape fechada. A válvula de admissão permanece aberta durante todo o curso de descido do pistão. Quanto o pistão atingir terminar de descer, foi realizado um curso e meia volta da árvore de manivelas, ou seja, um tempo.

2º ciclo: Compressão

No segundo tempo, o pistão começará a subir. A válvula de admissão e de escape ficarão fechadas. Com isso a mistura ar e combustível não tem como escapar do cilindro, sendo comprimidos pelo pistão. Para um motor a gasolina, essa compressão poderá ser de 8 a 10 vezes maior que o seu volume na admissão, ou seja, será fortemente comprimido na câmara de explosão. Aqui, a árvore de manivela gira mais meia volta.

3º ciclo: Explosão

No final do segundo tempo, através do sistema de ignição, é produzido uma centelha elétrica (faísca) nos eletrodos da vela. Com isso, iniciará o processo de inflamação dos gases. Com a inflamação ocorrerá o aumento de temperatura e a dilatação dos gases. A pressão subirá rapidamente o que provocará a impulsão do pistão novamente para baixo. Durante todo o tempo de explosão, as duas válvulas se manterão fechadas. O terceiro tempo também pode ser chamado de tempo motor, pois, é o único que realiza trabalho.

4º ciclo: Exaustão

Quando o pistão atingir o ponto mais baixo em seu curso, a válvula de escape começará a abrir-se e o pistão voltará para cima. Com isso, os gases queimados poderão sair para fora do cilindro, sendo capturados pelo coletor de escape. No quarto tempo, somente a válvula de escape ficará aberta. Quando o pistão atingir o ponto mais alto, a válvula de escape estará fechada e a de admissão iniciará sua abertura. Começa tudo de novo. A partir daí o que ocorre é uma repetição, por isso, damos o nome de ciclo.

Motor de 2 tempos

Num motor a dois tempos, um ciclo se completa a cada volta do eixo, compreendendo as etapas de admissão, compressão, explosão e exaustão. Esta característica permite que o próprio pistão atue também como válvula, abrindo e fechando as janelas (aberturas) na parede da câmara de combustão. Esta opção simplifica a máquina, também dispensando comando de válvula e é muito utilizada em motores de pequeno porte.

Motores radiais

Motores radiais são usados em aviões, possuindo uma hélice conectada ao eixo que disponibiliza a potência para produzir o empuxo necessário para mover o avião.

Seu mecanismo básico é o seguinte: As sucessivas combustões que ocorrem nas cabeças dos cilindros fazem com que o eixo central rotacione. Uma das principais vantagens deste tipo de motor está sua grande área frontal, na qual o resfriamento do motor se faz usando ar de impacto, oriundo do deslocamento da aeronave, enquanto que os motores linha, em “V” ou em “W” precisam de um sistema de resfriamento com líquido, no qual implica maior peso.

Motor rotativo

Também chamado de motor Wankel, é um motor de combustão interna que possui um desenho único de conversão de pressão em rotação em vez de pistões recíprocos. Ele possui funcionamento suave e conta com uma extrema simplicidade devido a seu número reduzido de peças quando comparado a um motor comum a pistão.

Diferentemente dos motores convencionais, o motor Wankel não utiliza o princípio da biela e manivela, não produzindo movimento alternativo. Por isso eles tem funcionamento suave, com menor atrito, menor vibração e maior silêncio de operação. É baseado em uma estrutura de movimentos epicicloidais de um rotor trilobular (um triângulo com as faces abauladas) sobre um eixo, girando dentro de uma carcaça oca com forma ovalada.

Quasiturbine

Este motor que corrige deficiências dos motores de pistões. Recebeu este nome pelo fato de seu funcionamento ser quase igual ao de uma turbina.

Esta animação demonstra as quatro fases de funcionamento do motor Quasiturbine. A seta vermelha indica o ponto de admissão (1), em vermelho a compressão (2), em amarelo a combustão (3), em cinza o escapamento (4). A seta preta indica o ponto de saída dos gases da combustão.

Mecanismo de transmissão manual (caixa de câmbio)

Este mecanismo é bastante utilizado em automóveis para realizar a troca manual das engrenagens de tração. Neste caso a alavanca seleciona qual garfo irá se movimentar e o sentido do movimento (para frente ou para trás) e desta forma ocorre o engrenamento da marcha correspondente.

Junta de velocidade constante (homocinética)

Por sua versatilidade, ela elimina os movimentos indesejáveis do volante, que aconteciam com as juntas universais.

A “peça vermelha” fica acoplada à roda que se movimenta conforme o veículo faz curvas. A “peça verde” não acompanha o movimento de inclinação e permanece sem transladar. Desta forma ocorre o movimento relativo entre estas com as duas peças em movimento de rotação.

Transmissões Genebra

Este tipo de mecanismo é muito utilizado em relógios para comandar o movimento do ponteiro dos segundos. No caso a cada volta da “peça verde” a “peça vermelha” que no mecanismo simula a fixação do ponteiro gira 60°.