Doutor Em Motores Capitulo I Aneis

7/25/2019 Doutor Em Motores Capitulo I Aneis

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F. Shuartz

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Faces Laterais

Face Externa

Face Interna

Nomenclatura dos Anis

Manual doutor em Motores

Capitulo I

Os anis de pisto:Uma definio simples do que so anis de pisto pode ser a seguinte:OS ANIS DE PISTO SO PEAS QUE, QUANDO INSTALADAS NOS CILINDROS DOSMOTORES,TORNAM-SE CIRCULARES E AUTO-EXPANSIVAS, PROPORCIONANDO UMAVEDAO MVEL ENTRE A CMARA DE COMBUSTO E O CARTER DO MOTOR.

FACES LATERAIS.So as partes dos anis que ficam emcontato com as canaletas do pisto,emposio paralela cabea do pisto, podendotambm ser chamada de

face superior e face inferior

FACE EXTERNA: aparte do anel que fica em contato ( totalou parcial) com a parede do cilindro. tambm chamada de face de trabalho ouface de contato.

FACE INTERNA: o lado do anel que voltado para o fundoda canaleta do pisto.

ALTURA. a distancia entre as faces do anel, medidanormalmente em milmetros e em algunscasos, em frao de polegadas.

ESPESSURA RADIAL. a distancia entre as faces internas e externasdo anel, tendo medidas sempre em milmetros.

Altura

Espessura radial


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FOLGA LATERAL: a folga medida no sentido da altura do

anel, ou seja, a distancia entre a facelateral do anel e a superfcie lateral dacanaleta.

FOLGA TRASEIRA: a folga entre a face interna do anel e ofundo da canaleta do pisto, quando estesesto instalados e centrados no cilindro.

DIAMETRO NOMINAL: o dimetro externo o anel, fechado nodimetro do cilindro para o qual foiprojetado. portanto, igual ao dimetronominal do cilindro.

FOLGA ENTRE PONTAS: a distncia entre as extremidades doanel, medida com o mesmo instalado emcilindro de dimetro correspondente. Essafolga varia de acordo do anel e com o tipo

de aplicao a que se destina.

FORA TANGENCIAL:Podemos dizer que a fora tangencial do anel a fora que este faz para expandir-se dentro do cilindroquando instalado, existe uma ferramenta especial para se efetuar a medio.

CONFORMABILIDADE: a capacidade que um anel tem de adaptar sua face de trabalho aos contornos de um cilindro em todasua circunferncia, mesmo que a superfcie do cilindro seja ovalizada.Se um anel se adapta facilmente a um cilindro deformado, dizemos que ele tem grandeconformabilidade.

FUNES DOS ANIS:Os anis de pisto tm trs funes principais que, resumidamente, so as seguintes:1- Vedao da cmara de combusto em relao ao carter, impedindo que os gases da combusto ou apresso de compresso passem para o carter.

2-Transmitir calor absorvido pela cabea do pisto para as paredes do cilindro e destas para o sistemade arrefecimento.

Folga Radial

Folga Traseira

Dimetro Nominal

Folga Entre Pontas


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3-Controlar a lubrificao dos cilindros

Para atender a todos estes requisitos,simultaneamente foi, necessrio desenvolverdois tipos bsicos de anis:-Os de compresso e os de leo, cujas

funes e caractersticas esto descritas aseguir:

Funes dos anis de compresso:Os anis ditos de compresso visam,principalmente, vedar a cmara de combusto,impedindo que os gases de combusto passempara o crter do motor, atravs da folga entreo pisto e o cilindro, evitando com isso a perda de rendimento do motor e a contaminao do leolubrificante.

Esta funo do anel, que a mais importante, s pode ser cumprida quando houver um contato totalentre a face de trabalho do anel e a parede do cilindro, em toda sua circunferncia , exceto na folgaentre pontas, e, simultaneamente, quando pelo menos uma das faces laterais do anel encostar nacorrespondente face lateral da canaleta do pisto.

Outros fatores que influenciam na vedao proporcionada pelo anel so a sua forma sua fora e apresso dos gases de combusto na face interna do anel.

Alm da vedao, outra tarefa, das mais importantes, que os anis devem cumprir, impedi que o leolubrificante passe em excesso para a cmara de combusto e seja queimado e, ao mesmo tempo, deixarque uma fina pelicula (filme) de leo permanea sobre a parede do cilindro para evitar um atrito

seco de metal contra metal dos anis com o cilindro.

Essa pelicula de leo, por sua vez deve teruma espessura definida, nem muito fina, enem muito grossa, pois, se for muito fina,no deixar leo suficiente para lubrificar osanis, pisto e cilindro no curso ascendentedo pisto e lhes provocar escoriaes e, sefor muito grossa, acarretar consumoexcessivo de leo.

A espessura da pelcula obtida pelaraspagem sucessiva feita por todos os anisno curso de descida do pisto, cabendo, noentanto, ao primeiro anel de compresso, araspagem final, que no deve ser total, masdeixando um filme de leo.

Funes dos anis de compresso

O filme de leo

Os anis devem apenas deslizar sobre o leo.


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Outra caracterstica dos anis de compresso que, no curso ascendente eles devem apenas deslizarsobre a pelcula de leo sem empurrar para cima, da mesma forma como um esqui aqutico desliza

sobre a gua, evitando que o leo seja queimado na cmara de combusto.

Tanto esta caracterstica de deslizar sobre o leo no curso ascendente do pisto, como a de raspar nocurso descendente e de vedar a passagem de gases para o carter, dependem do perfil do anel e, porisso, existem diferentes tipos de perfis, especficos para cada aplicao.

Finalmente, os anis de compresso devem ter uma boa capacidade de transmitir calor. Estacaracterstica necessria porque a cabea do pisto est diretamente exposta aos gases quentes dacombusto e, por isso, aquece-se consideravelmente.

Como exista a folga entre o pisto e o cilindro e

como o calor transmitido pela saia do pisto pequeno, cabe principalmente aos anis decompressoAbsorverem esse calor da cabea do pisto etransmitir ao cilindro que, por sua vez, irtransmitir ao liquido arrefecedor.

Se no houvesse essa troca de calor pelos anisde compresso, o pisto logo atingiriatemperaturas excessivas e se danificaria. Paraque portanto essa, troca de calor seja eficiente,

alm da condutibilidade trmica do material doanel, so tambm importantes, o perfil do anel,o ajuste entre anel e canaleta e a qualidade doacabamento das partes de contato.

Funes dos anis de leo:A principal das funes destes anis raspar o excesso de leo das paredes do cilindro e drenar emdireo ao carter do motor, assegurando um filme adequado de leo suficiente para lubrificar os anisde compresso.

Para exercer esta funo adequadamente, o anel de leo precisa ter bastante conformabilidade eapresentar uma fora prpria elevada, para manter uma alta presso de contato, pois , no depende dapresso dos gases para seu funcionamento correto.

Para se obter essa elevada presso de contato os anis de leo ou so compostos de segmentosindependentes de ao com altura bem reduzida (fig 1.8) ou so unidos com um canal central (fig 1.9)de modo que toda a tenso proveniente do prprio anel ou de molas auxiliares se concentre nestasestreitas faces de trabalho. Nos anis de leo o excesso coletado pelo canal central e drenado para ocarter atravs de passagens no prprio anel e no fundo da canaleta o pisto.

Funes dos Anis de leo

A principal funo do anelde leo raspar o excesso deleo da parede do cilindro.


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Funcionamento dos anis no motor:Para se ter uma idia melhor de como os

anis exercem suas funes, vamos analisarcomo se comporta um anel de perfilretangular em cada um dos tempos defuncionamento de um motor de quatrotempos.

Tempo de admisso:A medida que o pisto vai descendo, osanis situados abaixo do anel superior,principalmente os de leo, vo raspando amaior parte do leo da parede do cilindro,

deixando o filme sucessivamente mais fino.

Com o movimento de descida do pisto, aface lateral superior do anel de compresso encosta-se na face superior da canaleta do pisto e o cantoinferior d rea de trabalho, raspa o leo da parede do cilindro.

O leo se acumula nos espaos existentes embaixo e atrs do anel.

Tempo de compresso:

O movimento de subida do pisto e a presso,no inicio do tempo de compresso, foram oanel pra baixo, formando uma vedao entre aface inferior do anel e a da canaleta.

Alm disso, a presso de compresso agindopor traz do anel e a fora do prprio anel,foram-no contra o cilindro e, com isso, feita a vedao ainda maior entre a face detrabalho do anel e a parede do cilindro. Quaseno fim do curso ascendente do pisto ocorre a

injeo e o inicio da combusto da misturaque rapidamente se inflama.

Tempo de Admisso

Tempo de compresso


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Tempo Motor ou de Combusto:Com a expanso dos gases a presso dentro

da cmara aumenta rapidamente,empurrando o pisto e os anis rapidamentepara baixo.Nessa ocasio, uma pequena fugade gases normal, ocorrendo atravs dafolga entre pontas e tambm por detrs dosanis no breve instante que precede umavedao lateral completa.A vedao completa quando a pressototal dos gases de combusto age na facelateral superior e na face interna do anelfazendo com que o mesmo fique mais

fortemente comprimido contra a faceinferior da canaleta do pisto e a parede docilindro respectivamente.

Tambm nesse tempo a ao da raspagem de todos os anis controlada, para que um fino filme deleo permanea na parede do cilindro.

Tempo de descarga:

No tempo de descarga, pelo efeito domovimento ascendente do pisto, os anistendem a encostar na face inferior da canaletado pisto.Nessa ocasio, os anis deslizamsobre o leo lubrificante residual das paredesdo cilindro,sem raspar para cima.

OBSERVAO;As figuras indicadas at aqui, referem-se a umanel de compresso de perfil retangular emtrabalho.O comportamento de outros tipos de

anis semelhante a este, apresentandovariaes de acordo com suas caractersticasou aplicaes.

Tempo Motor ou de Combusto

Tempo de descarga


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Tipos de anis:Como j foi dito anteriormente os anis sedividem basicamente em anis de compressoe leo.Dentro dessa classificao bsica, diversas

variaes de desenhos foram criadas, buscandoa melhor aplicao para cada tipo de motor.

Assim sendo, temos por exemplo, o anel TipoT que um anel com a face de contatoinclinada (fig-1.14)

E o Tipo 4 que um anel retangularchanfrado na face interna (fig-1.15)

Se combinarmos estes dois tipos de perfis

teremos um novo tipo chamado de T4 que ser portanto um anel com face de contato inclinado echanfrado na face interna. (fig-1.16)

Anis de compresso:Anel retangular tipo P um anel de seo retangularempregado onde as condiesde operao no requeremanis de formato especial.

Anel com face inclinada tipoTDevido a face externa serinclinada, o contato com ocilindro se d numa estreitafaixa do canto inferior do anel,o que proporciona umassentamento melhor e maisrpido e um bom controle deleo, na fase inicial defuncionamento, mesmo que o

cilindro apresente pequenasdistores e ovalizaes.

Tipos de Anis

Anel retangularTipo P

Anel com faceInclinada Tipo T

Tipos de Anis de Compresso


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Anis com chanfro ou rebaixo na faceinterna tipos 2 ou 4:

Quando anis deste tipo, tambmdenominados de torcionais, so fechadosno dimetro do cilindro, sua seoassimtrica proporciona uma toro do anelque causa um contato de alta presso docanto inferior da sua face de trabalho com ocilindro, resultando num assentamento maisrpido. Na fase ascendente do pisto, devido toro do anel, o mesmo desliza sobre ofilme de leo e na fase descendente, ocontato do seu canto inferior raspa o excesso

de leo. Este tipo de anel usadoprincipalmente nas canaletas intermediariasdo pisto, podendo ser usada tambm nasprimeiras canaletas.

Anis com rebaixo na face decontato tipo 6 ou 7:Pode-se dizer que este um anel de

compresso com propriedades de umanel raspador de leo.O rebaixo naface de trabalho da uma seoassimtrica ao anel, que causa umaleva toro quando fechado nodimetro do cilindro. Com isso ocontato com o cilindro se d no cantoinferior da face de trabalho,proporcionando um assentamentomuito rpido.

Anis com chanfro ou rebaixo na face interna tipos 2 ou 4

Anis com rebaixo na face de contato tipo 6 ou 7


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Anel com face abaulada do tipo E : um anel similar ao de seo retangular,exceto que sua face de trabalho semprerevestida e apresenta uma leve curvaturaconvexa obtida atravs de lapidao. Isto

assegura uma linha de contato de altapresso em torno da posio central doabaulado, que veda prontamente a passagemde gases na face inicial de funcionamento efacilita a formao de um filme de leoadequado evitando o aparecimento deescoriaes. O assentamento gradualimpedindo qualquer tendncia de umcontato do canto superior ou inferior do anelcom o cilindro.

Anel trapezoidal tipo K:O anel trapezoidal tem as faceslaterais inclinadas na direo dodimetro interno do anel. Ascanaletas do pisto precisam ter

tambm as suas faces inclinadas comum ngulo igual ao do anel, porm,com pequena variao na tolerncia.Esta construo possibilita queexista uma variao contnua dafolga entre as laterais do anel e dacanaleta do pisto durante ofuncionamento, o que quebra aformao de depsitos durosprovenientes da queima do leo eresduos da combusto e evitando o

aprisionamento do anel n canaleta dopisto. Este anel usadoprincipalmente em motores de avio e ciclo Diesel.

Anel com face abaulada do tipo E

Anel trapezoidal tipo K:


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Anel semi-trapezoidal tipoH:O anel semi trapezoidal temsomente sua lateral superiorinclinada em direo aodimetro interno do anel. Aao destes anis similar ados anis trapezoidais,porm, com menorcapacidade de quebra dosdepsitos e melhor controle

de leo e vedao a passagemde gases em comparao comos trapezoidais.

Tipos de anel de leo:

Anel de leo comum tipos W, WA,WB. um anel de uma nica pea, comfora prpria que pode apresentarvrios formatos, visando modificar ,diminuir, as reas das faces detrabalho e com isso, conseguir maiores

presses de contato e melhorcapacidade de raspagem do leo.

Anel semi-trapezoidal tipo H:

Tipos de Anis de leo.

Anel de leo comum tipos: W, WA, WB.


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Anel de leo com mola plana tipo XW: basicamente um anel do tipo W dotado de

uma mola expansora plana que proporcionauma presso de contato ainda mais alta doque a encontrada nos anis W normais .

Anel de leo com mola helicoidal Tipos 86, 87 ou 88: um anel composto por um elementoexterno de ferro fundido, comespessura radial suficientemente finapara permitir a mxima adaptao aforma do cilindro e um elementointerno que uma mola expansorahelicoidal cilndrica que atua em um

canal existente na face interna do anel.Este canal de alojamento da mola podeser semi-circular ou em forma de V. Ocanal em forma de V evita que oscantos das fendas de passagem de leodanifiquem a e ainda proporciona doispontos de apoio diminuindo o atritoentre as peas.

A mola confeccionada em ao de alta resistncia temperatura e pode apresentar-se extremamenteretificada e com o passo das espiras diferenciado na regio da folga do anel, para diminuir o desgaste

entre as partes.

Quando este conjunto montado no dimetro do cilindro, a mola exerce uma presso radial uniformeno anel, forando-o a conformar-se parede do cilindro, mesmo que esteja levemente ovalizada. portanto, um anel que pode manter uma alta presso de contato, elevada conformidade provendo umtimo controle de leo.

Anel de leo de Mltiplas Peas

Anel de leo com mola plana tipo XW

Anel de leo com mola helicoidal Tipos 86, 87 ou 88


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Anel de leo tipo CGX:Este um anel de leo de quatro

componentes, compreendendo doissegmentos de ao cromado, um separador deferro fundido e uma mola plana expansoraque quando montada no dimetro docilindro, apia-se no fundo da canaleta dopisto, forando os segmentos contra asparedes do cilindro. Devido aos seus doissegmentos serem independentes, apresentauma boa conformabilidade.

Anel de leo tipo (C990) : um anel de trs componentes,

compreendendo dois segmentos de aoe uma pea flexvel de ao inoxidvelde alta resistncia que serva paraseparar os segmentos e fora-los contraas paredes do cilindro e contra as

laterais da canaleta do pisto.

Este conjunto, quando montado nodimetro do cilindro, apresenta umaelevada presso de contato e umaexcelente comformabilidade, o que lheproporciona uma excelente vedaojunto as laterais da canaleta do pisto.Esta vedao bastante utl para ocontrole de leo no caso de alto vcuona cmara de combusto.

TIPO-CGX

TIPO-C9 [990]


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Materiais para anis de pisto:Metal Base:O metal base para anis deve ter

as seguintes caractersticas:1- Boas condies de trabalhotanto com lubrificao adequadacomo inadequada2- Boas propriedades elsticasespecialmente em altastemperaturas.3- Ser um bom condutor decalor.4- Boa resistncia fadiga.O metal base mais comum o

ferro fundido cinzento, masdependendo das exigncias eaplicaes so usados tambmfundidos de alto teor de ao.

Tratamentos superficiais:Os tratamentos de superfcie melhoram as condies de assentamento dos anis no incio de operaodo motor e do boa proteo contra corroso

1-FosfatizaoAtravs de um banho qumico, a superfcie do anel fica envolvida por uma camada de cristais de

fosfato de mangans.Esta camada se desgasta mais facilmente que o material bsico do anel,proporcionando um assentamento mais rpido e, como a mesma porosa, retm leo lubrificanteevitando aEscoriao no incio de funcionamento. O anel fosfatizado apresenta-se com uma colorao escura.

2-FerroxidaoPelo aquecimento dos anis em atmosfera mida, h uma oxidao controlada da superfcie do anelformando um xido de ferro sendo extremamente duro, proporciona um assentamento rpido nasprimeiras horas de funcionamento, sem o perigo de escoriaes.

3-estanhagem.Por uma eletrodeposio metlica, a superfcie do anel ou somente a face de trabalho envolvida poruma camada de estanho que tem propriedades lubrificantes que auxiliam no inicio do funcionamento.

Materiais para Anis de Pisto

Metal base com tratamento superficial1-Fosfatizao

2-Ferroxidao

3-Estanhagem


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Coberturas ou revestimentos.Alm dos tratamentos superficiais, para

aumentar a durabilidade dos anis e doscilindros, as superfcies de trabalho dosanis tambm podem ser protegidas comcamadas de material resistente ao desgaste eao calor. Os tipos mais usados so osseguintes:

Camada de cromo:Uma camadade cromo eletrodepositada nasuperfcie de trabalho do anel confere-lheuma excelente resistncia ao desgaste, bem

como uma boa resistncia a escoriaes.

Propriedades da camada de cromo.-Alta dureza.-Alto ponto de fuso, aproximadamente 1800C .-Boa condutividade trmica e resistncia a corroso.-Baixo coeficiente de atrito com o ferro fundido das camisas (cilindro).As superfcies dos anis cromados so lapidadas de modo a apresentarem-se totalmente lisa ou compequenas ranhuras (fig-1.29)

Em geral usa-se o cromo nos anis da 1 canaleta, que a mais solicitada,e tambm nos anis de leo

devida suas elevadas presses contra as paredes dos cilindros.

Quando o motor est sujeito a muita poeira e partculas abrasivas, todo o conjunto de anis deve sercromado.

A resistencia ao desgaste de um anelcromado trs vezes maior que um anel semcromo, e pode aumentar a vida da camisaem 50%

Camada de molibdnio :O Molibdnio metalizado por chama ouplasma sobre a superfcie de trabalho doanel, confere-lhe uma excelente resistnciaao engripamento.

Esta propriedade advm do seu elevadoponto de fuso que de 2.620C de suaporosidade e da eficiente condio de

Coberturas ou Revestimentos

Camada de molibdnio


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lubrificao do molibdnio Quando da quebra da pelcula lubrificante (fig-1.30)

O enchimento de ferrox um processo de

colocao de uma mistura de oxido de ferroe silicato de sdio em uma ou mais canaletapreviamente preparadas sobre a superfciede trabalho do anel. Esta mistura dura eporosa, facilitando as condies deassentamento dos anis e proporcionandouma boa resistncia escoriao (fig-1.31)

Distribuio de fora dos anis.Dependendo da forma dada ao aneldura te a sua fabricao podemos terduas distribuies de fora:Tipo ma ou tipo pra (fig 1.42 e1.43 )

Enchimento de Ferrox

Distribuio de fora dos anis.

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