Guia rápido sobre uma árvore de cames

Para que um motor de combustão funcione suavemente, a árvore de cames é um dos componentes críticos. A árvore de cames e o virabrequim têm de funcionar sincronizados para proporcionar o controlo mecânico adequado dos sistemas de ignição. Devido ao seu papel vital, a maquinação de uma árvore de cames é sempre um trabalho de tolerância apertada.

Mas sabe o que é precisamente uma árvore de cames? E o que faz uma árvore de cames? Existem diferentes tipos de árvores de cames?

Preparámos um guia rápido sobre a árvore de cames para lhe dar todas as respostas de que precisa. Vamos começar.

O que é uma árvore de cames?

A árvore de cames de um motor de combustão é a parte do trem de válvulas que regula a entrada de combustível e a saída ou escape de fumos. A árvore de cames está tipicamente localizada no topo do motor (acima do cilindro). A árvore de cames está ligada ao virabrequim por uma correia e uma corrente.

Uma das funções mais básicas e principais de uma árvore de cames é acionar a abertura e o fecho das válvulas de admissão/escape.

Uma árvore de cames é feita de diferentes tipos de metal e tem a forma de um veio cilíndrico ou de uma haste com cames em forma de ovo que rodam para produzir potência. Em grande medida, as árvores de cames influenciam o desempenho do seu motor quando acelera.

Qual é a função de uma árvore de cames?

A árvore de cames, enquanto componente, é utilizada em motores de combustão interna. A função principal da árvore de cames é abrir e fechar as válvulas do motor com a ajuda das suas várias cames (lóbulos em forma de ovo).

Uma árvore de cames tem várias aplicações e utilizações – em motores de combustão interna, em sistemas de ignição controlados mecanicamente e como primeiros controladores de velocidade de motores.

Além disso, as árvores de cames são compostas por quatro partes diferentes – os lóbulos das cames, os colos principais, as extremidades e os rolamentos das cames. Cada uma destas partes é vital para fabricar uma árvore de cames com um binário máximo excecional.

Tipos de acionamento da árvore de cames

De um modo geral, existem três tipos de acionamento da árvore de cames: a árvore de cames simples no cabeçote (SOHC), a árvore de cames dupla no cabeçote (DOHC) e o sistema de hastes ou válvulas no cabeçote (OHV). Vejamos cada um deles.

Árvore de cames simples no cabeçote (SOHC)

O motor com árvore de cames simples no cabeçote tem uma árvore de cames por cabeçote (banco de cilindros). É o design mais antigo dos motores com árvore de cames no cabeçote. A maioria dos motores SOHC tem duas válvulas por cilindro.

O virabrequim é a peça que aciona o SOHC através da corrente de distribuição ligada. Esta corrente ou correia tem de ser alinhada e verificada regularmente. Uma correia de distribuição danificada ou desalinhada pode partir e causar problemas graves.

Árvore de cames dupla no cabeçote (DOHC)

Como o próprio nome sugere, os motores DOHC têm duas árvores de cames por banco. As árvores de cames duplas no cabeçote são também conhecidas como motores twin-cam. Os motores que têm mais de quatro válvulas por cilindro utilizam tipicamente árvores de cames duplas no cabeçote.

Utilizar uma árvore dupla em vez de uma simples no cabeçote permite uma maior potência do motor. A lógica por trás disto é simples – com o DOHC, pode utilizar mais válvulas de admissão e escape, o que significa que haverá aberturas maiores para o fluxo de gases. No início dos anos 2000, a maioria dos automóveis já utilizava motores DOHC.

Árvores de cames com válvulas no cabeçote (OHV)

As árvores de cames dos motores OHV são também conhecidas como motores de hastes. Tal como o DOHC e o SOHC, o motor OHV também tem válvulas acima do cilindro, no cabeçote do motor. Mas, ao contrário do DOHC e do SOHC, em que a árvore de cames está no cabeçote, o motor OHV tem a árvore de cames dentro do bloco do motor.

Nos motores de hastes, a árvore de cames é acionada através de uma corrente de transmissão por engrenagens. Com estes acionamentos por engrenagens, os motores de hastes são menos propensos a ruturas. No entanto, têm um potencial de velocidade limitado.

Como funciona uma árvore de cames num motor?

Uma árvore de cames está localizada na parte superior do motor, acima do cilindro do motor. Tipicamente, a árvore de cames está ligada ao virabrequim na parte inferior com a ajuda de uma correia de distribuição. Para controlar corretamente a combustão, o fabricante precisa de sincronizar as engrenagens da árvore de cames e do virabrequim. Este procedimento chama-se sincronização das válvulas.

Acionada pelo virabrequim, a árvore de cames cilíndrica começa a girar, e os lóbulos das cames ao longo do seu comprimento começam a pressionar as alavancas, que abrem as válvulas do motor.

O que gira mais depressa – a árvore de cames ou o virabrequim?

Para explicar a velocidade do veio de cames e do veio de manivelas e como funcionam em conjunto, temos de começar por explicar o ciclo de combustão. Um ciclo típico tem quatro fases: admissão, compressão, explosão e escape. Para pôr este ciclo de combustão de quatro fases em funcionamento, o veio de cames e o veio de manivelas, ligados por uma corrente de distribuição, começam a trabalhar em conjunto.

Durante um ciclo de combustão, o veio de manivelas dá duas voltas completas enquanto o veio de cames dá uma. Isto significa que o veio de manivelas gira mais depressa – com o dobro da velocidade. Em comparação com o pistão, cada válvula abre uma vez a cada duas voltas do veio de manivelas.

De que material é feito um veio de cames?

Devido à necessidade de estabilidade, durabilidade e resistência à temperatura, os veios de cames são normalmente feitos de determinados tipos de metal. Mais comummente, os fabricantes utilizam dois tipos de materiais para produzir veios de cames – ferro fundido e aço forjado.

Ferro fundido

Sendo um dos materiais de fabrico de veios de cames mais comuns, o ferro fundido é tipicamente a primeira escolha para encomendas de grande volume.

O ferro fundido é normalmente utilizado para veios de cames devido à sua durabilidade e resistência ao desgaste. Os veios de cames em ferro fundido são fabricados com um processo de arrefecimento que lhes confere a dureza necessária. Habitualmente, os fabricantes misturam outros elementos antes de fundir o ferro. Isso permite-lhes obter as características exigidas em função da aplicação do veio de cames.

Aço forjado

Também conhecido como aço billet, os veios de cames em aço forjado podem ter maior qualidade, mas são geralmente mais adequados para produção de baixo volume. No entanto, devido à sua qualidade superior, os veios de cames em aço forjado são frequentemente mais indicados para aplicações específicas.

Para produzir veios de cames em aço forjado, os fabricantes recorrem à forjagem ou à usinagem com uma fresadora. Habitualmente, os fabricantes utilizam diferentes barras de aço para produzir veios de cames. Quando utilizam aço como o EN40b, o veio de cames também tem de passar por tratamento térmico.

O que causa problemas no veio de cames?

Enquanto componente integral do motor, o veio de cames tem de estar sempre em excelentes condições. Sim, claro, pode utilizar um motor com um veio de cames danificado, mas fazê-lo pode resultar num problema mais grave. Existem vários problemas comuns no veio de cames:

Desgaste das cames

Um dos problemas mais comuns que exigem reparação ou substituição do veio de cames é o desgaste das cames. Sendo componentes móveis, as cames entram frequentemente em contacto com detritos, sujidade e lubrificação inadequada. Assim, com o tempo, podem ficar danificadas e precisar de substituição.

Sensor do veio de cames avariado

A segunda causa de problemas no veio de cames é um sensor do veio de cames avariado. A função do sensor do veio de cames é monitorizar a sincronização da rotação do veio de cames e do veio de manivelas. Com base nas informações deste sensor, controlamos os sistemas de ignição e de injeção de combustível. Escusado será dizer que, se este sensor estiver avariado, o veículo pode apresentar diferentes problemas de desempenho ou de ignição.

Correia de distribuição fora de sincronização

E, por fim, a terceira e mais grave causa de problemas no veio de cames é um movimento desequilibrado do veio de cames e do veio de manivelas, normalmente causado por uma correia de distribuição avariada.

Uma correia de distribuição danificada ou fora de sincronização pode ser prejudicial para o veio de cames e para todo o motor. Por exemplo, pode causar danos nos pistões, válvulas, cames, balancins ou até partir todo o veio de cames.

O que substituir ao trocar um veio de cames?

Se precisar de trocar o veio de cames do motor, há várias outras peças que pode querer substituir ao mesmo tempo.

Por exemplo, verifique e substitua, se necessário, os seguintes componentes: molas de válvulas, vedantes de válvulas, corrente ou engrenagens de distribuição, junta do distribuidor, junta do coletor, amortecedor harmónico, parafusos do veio de cames, junta do carburador, junta da bomba de água, junta do termostato, junta da bomba de combustível, parafuso do veio de manivelas do motor, junta do cárter, pinos elásticos, etc.

Além dos componentes acima referidos, recomendamos que faça uma mudança de óleo e uma verificação completa do serviço do motor.

Quanto custa um veio de cames?

A substituição de um veio de cames é um serviço financeiramente exigente. Naturalmente, o custo da substituição ou reparação de um veio de cames dependerá do tipo de veio de cames e dos danos causados.

Por exemplo, se substituir apenas o sensor do veio de cames, poderá custar entre 150 e 250 dólares. No entanto, se substituir todo o veio de cames, os custos de mão de obra mais os materiais poderão custar entre 1500 e 3000 dólares.

Os veios de cames são concebidos para durar tanto quanto o motor, pelo que, normalmente, não deverão causar problemas a curto prazo. No entanto, se notar sinais de danos no veio de cames, como dificuldade em acelerar, luzes de «verificar motor» a piscar ou um consumo de combustível reduzido, é necessário substituir o veio de cames.

Podem fornecer veios de cames personalizados?

Sim! No passado, os processos de fabrico de veios de cames não eram tão avançados, pelo que o fabrico de alta qualidade estava reservado apenas a encomendas de baixo volume e dispendiosas. Atualmente, as nossas tecnologias de usinagem e fresamento de alta tecnologia e de vanguarda permitem-nos oferecer veios de cames personalizados sem pedido mínimo.

Se precisar de um tipo específico de veio de cames, não hesite em contactar-nos. A nossa qualidade, a pedido, serviços de usinagem CNC permitem oferecer uma equipa de fabrico dedicada e produzir veios de cames personalizados em qualquer quantidade.

Conclusão

Em suma, esperamos sinceramente que o nosso guia sobre veios de cames e a sua função tenha sido prático e tenha respondido a todas as questões que tinha sobre o tema. Sabendo que o veio de cames é uma parte tão essencial dos motores de combustão interna, torna-se evidente a importância do seu fabrico preciso e da sua durabilidade.

Se precisar de ajuda para conceber o seu veio de cames personalizado, entre em contacto, e criaremos o seu protótipo de veio de cames. Independentemente do tipo de veio de cames em questão, o princípio mantém-se o mesmo: qualidade e segurança em primeiro lugar! Esperamos que este guia abrangente sobre o veio de cames e a sua função o tenha ajudado a aprender muito.