Máquina de Limpeza de Virabrequim: Limpeza do Canal de Óleo com Alta Pressão de 50 MPa e Controle da Limpeza de Furos de Óleo Oblíquos

Resumo

Todo o desafio de limpeza de virabrequins concentra-se na limpeza de furos profundos oblíquos para óleo. Este artigo parte do mecanismo de deposição de contaminação em furos de óleo oblíquos, analisa o princípio do processo e a lógica de seleção de pressão para limpeza por inserção de alta pressão e compara três soluções de limpeza de virabrequins: alta pressão para munhões principais de veículos comerciais, alta pressão direcionada para virabrequins de veículos de passageiros e limpeza ultrassônica flexível.

Palavras-chave

Máquina de limpeza de virabrequim, máquina de limpeza de virabrequim de alta pressão, limpeza de furos de óleo oblíquos, limpeza de galerias de óleo, limpeza de árvore de cames, limpeza de virabrequim, tamanho de partícula

I. Furos de Óleo Oblíquos: Todo o Desafio da Limpeza de Virabrequim

A estrutura externa de um virabrequim é relativamente simples. Os moentes principais e os moentes de biela são superfícies de revolução, e sua limpeza não é difícil. O verdadeiro desafio reside nos furos de óleo oblíquos: para levar o óleo lubrificante dos moentes principais até os moentes de biela, são perfurados no virabrequim canais inclinados de passagem contínua. Esses furos têm diâmetros pequenos, percursos longos e mudanças de direção.

As aparas metálicas e rebarbas geradas durante a usinagem tendem a se depositar nas paredes e nos cantos dos furos de óleo oblíquos, e a limpeza por pulverização convencional não consegue alcançá-los de forma alguma. Se as aparas permanecerem nos canais de óleo, circularão no sistema de lubrificação após a montagem, riscando os mancais e os moentes, com consequências graves. Portanto, o cerne da limpeza do virabrequim é a limpeza dos furos de óleo oblíquos.

II. Princípio da Limpeza por Inserção de Alta Pressão

A limpeza por inserção de alta pressão envolve a inserção de um bico delgado na passagem de óleo e a injeção contínua de água sob alta pressão enquanto o bico se desloca ao longo do eixo do orifício. A força de impacto e a ação de arraste do fluxo de água removem os depósitos do interior do orifício.

Este processo é eficaz apenas quando três condições são satisfeitas: o diâmetro externo do bico corresponde ao diâmetro do orifício, garantindo uma inserção suave e mantendo, simultaneamente, um fluxo de retorno anular durante a injeção; a pressão é suficiente para destacar os depósitos da parede do orifício, mas não excede a capacidade de resistência da abertura e da parede do orifício; e o curso cobre toda a passagem de óleo, incluindo cantos e seções de saída.

III. Comparação de soluções para diferentes virabrequins

• Virabrequim de motor diesel de seis cilindros para veículos comerciais : Carga por robô tipo portal, pré-limpeza por pulverização geral, limpeza direcionada de peças seguradas por robô, limpeza em galeria de óleo sob alta pressão de 50 MPa, enxágue, secagem a ar comprimido rotativa e secagem a vácuo de peças seguradas por robô, refrigeração por ar-condicionado até ≤ temperatura ambiente ±5 °C. Tempo de ciclo: 180 segundos, limpeza geral ≤30 mg, tamanho de partícula ≤600 μm, secagem: sem resíduos nas superfícies dos munhões.

• Virabrequim para veículos de passageiros : Máquina de limpeza de alta pressão do tipo elevação-e-avance, carga por robô tipo portal, transporte do tipo elevação-e-avance, limpeza geral combinada com limpeza direcionada de alta pressão, secagem a ar comprimido com varredura rotativa, transferência horizontal por manipulador, refrigeração por ar-condicionado. Dimensões: 8 m × 5 m × 4 m, tempo de ciclo: 60 segundos/peça, limpeza ≤8 mg, tamanho de partícula ≤500 μm, secagem: sem resíduos nas superfícies dos munhões, temperatura da peça ≤ temperatura ambiente ±5 °C.

• Limpeza flexível de virabrequim limpeza ultrassônica geral, seguida de limpeza com água sob alta pressão direcionada, enxágue, secagem e secagem a vácuo, além de refrigeração por ar-condicionado até a temperatura de descarga da peça ≤ temperatura ambiente ±5 °C. Compatível com virabrequins de quatro e seis cilindros, limpeza sob alta pressão dos moentes principais, troca automática de bicos e compatibilidade com múltiplos tipos de peças. Dimensões: 11 m × 9 m × 4,5 m; tempo de ciclo: 180 segundos/peça; limpeza geral ≤ 30 mg; secagem: ausência de marcas de água nas superfícies dos moentes e nos canais; tamanho das partículas ≤ 600 μm.

As três soluções refletem prioridades distintas: a solução para veículos comerciais enfatiza pressão e limpeza profunda dos canais de óleo; a solução para veículos de passageiros enfatiza tempo de ciclo e eficiência de transporte; a solução flexível enfatiza compatibilidade com diversos tipos de peças e troca automática de bicos.

IV. Limpeza e desbaste de árvores de cames

Árvores de cames e árvores de manivelas são ambos componentes do tipo eixo, mas, além de furos para óleo, as árvores de cames também possuem lóbulos que precisam ser usinados. Tomando como exemplo a máquina robótica flexível de desburragem e limpeza de árvores de cames, ela remove rebarbas dos furos para óleo e dos lóbulos. A limpeza utiliza limpeza por inserção de alta pressão nos furos para óleo, limpeza geral e limpeza de alta pressão nas superfícies externas. A secagem é feita por sopro combinado com secagem a vácuo. Tempo de ciclo: Modelo A — 66 segundos/2 peças; Modelos B, C, D e E — 78 segundos/2 peças. Carregamento e descarregamento por robô tipo pórtico; limpeza geral <3 mg; tamanho de partícula <300 μm; secagem: completa.

A solução para árvores de cames possui especificações significativamente mais rigorosas do que a solução para árvores de manivelas: limpeza <3 mg; tamanho de partícula <300 μm. Isso ocorre porque os furos para óleo nas árvores de cames são menores e mais sensíveis ao tamanho das partículas, e a precisão da superfície de contato entre os lóbulos e os tuchos é elevada.

V. Pontos-chave para a seleção de equipamentos de limpeza de árvores de manivelas

• Tipo de Virabrequim quatro cilindros ou seis cilindros, veículo de passageiros ou veículo comercial: determina as especificações dos equipamentos e o tempo de ciclo.

• Parâmetros do coletor de óleo diâmetro do furo, comprimento e número de cantos determinam o tipo de bico de inserção e a pressão de limpeza.

• Objetivos de especificação a limpeza varia de ≤3 mg a ≤30 mg; o tamanho das partículas, de 300 μm a 600 μm; isso determina diretamente o comprimento da cadeia de processo.

• Compatibilidade com variedade para produção de modelos mistos, considere a capacidade de troca automática de bicos e alternância de programas.

• Controle de temperatura peças do tipo eixo são sensíveis à temperatura e normalmente exigem refrigeração até ±5 °C em relação à temperatura ambiente.

Perguntas Frequentes

P: Por que a limpeza do coletor de óleo do virabrequim exige uma pressão tão elevada quanto 50 MPa?

A: Os furos oblíquos para óleo têm diâmetros pequenos, percursos longos e cantos, e os depósitos aderem firmemente. Pressões mais baixas não conseguem gerar força de impacto suficiente no interior do furo para desagregar e expulsar os depósitos. 50 MPa é uma configuração comum para virabrequins de motores diesel de seis cilindros destinados a veículos comerciais. A pressão real deve corresponder ao diâmetro, à profundidade e ao material do furo; pressões excessivas podem danificar a abertura do furo.

Q: Qual é a diferença entre limpeza do virabrequim ≤8 mg e ≤30 mg?

A: ≤8 mg aplica-se a virabrequins de veículos de passageiros, e ≤30 mg, a virabrequins de veículos comerciais. Essa diferença resulta principalmente da estrutura das peças e dos requisitos dos fabricantes originais (OEM). Os virabrequins de veículos de passageiros são menores, com galerias de óleo mais curtas e menor resíduo básico, permitindo metas mais rigorosas. Já os virabrequins de veículos comerciais são maiores e possuem maior volume nas galerias de óleo, tornando os valores absolutos relativamente menos restritivos. Ambos devem atender simultaneamente às respectivas especificações quanto ao tamanho das partículas.

P: Por que a temperatura da peça é controlada após a limpeza do virabrequim?

R: Os virabrequins são peças de precisão do tipo eixo. Desvios de temperatura em relação à temperatura ambiente afetam os resultados subsequentes de medição dimensional e o encaixe durante a montagem. Além disso, temperaturas elevadas aceleram a evaporação desigual da umidade residual na superfície, podendo formar manchas de água. Portanto, os equipamentos de limpeza de virabrequim geralmente incluem um processo de resfriamento por ar-condicionado para trazer a temperatura da peça de volta à faixa de temperatura ambiente ±5 °C.

P: É possível limpar árvores de cames e virabrequins na mesma máquina?

R: Ambas são peças do tipo eixo com princípios semelhantes, mas as árvores de cames possuem lóbulos e exigem desburrização, enquanto os virabrequins priorizam a limpeza de furos profundos, especialmente os orifícios oblíquos de lubrificação. As configurações dos processos não são totalmente idênticas. Em projetos reais, normalmente são projetadas separadamente para cada peça, ou então utiliza-se um modelo flexível que alcança compatibilidade mediante alternância de programas e troca automática de bicos.