Design e construção
Os principais componentes básicos de um motor alternativo são o cárter, cilindros, pistões, bielas, válvulas, mecanismo de operação da válvula e virabrequim. Na cabeça de cada cilindro estão as válvulas e as velas de ignição. Uma das válvulas está em uma passagem que sai do sistema de indução; o outro está em uma passagem que leva ao sistema de exaustão. Dentro de cada cilindro há um pistão móvel conectado a um virabrequim por uma biela.
Seções do Cárter
A base de um motor é o cárter. Ele contém os rolamentos e suportes de rolamento nos quais o virabrequim gira. Além de se sustentar, o cárter deve fornecer um invólucro estanque para o óleo lubrificante e deve suportar vários mecanismos externos e internos do motor. Também fornece suporte para fixação dos conjuntos de cilindros e do motor à aeronave. Deve ser suficientemente rígido e forte para evitar o desalinhamento do virabrequim e seus rolamentos. A liga de alumínio fundido ou forjado é geralmente usada para a construção do cárter porque é leve e forte. O cárter está sujeito a muitas variações de cargas mecânicas e outras forças. Como os cilindros estão presos ao cárter, as tremendas forças aplicadas no cilindro tendem a puxar o cilindro para fora do cárter. As forças centrífugas e de inércia desequilibradas do virabrequim agindo através dos mancais principais submetem o cárter a momentos fletores que mudam continuamente em direção e magnitude. O cárter deve ter rigidez suficiente para suportar esses momentos fletores sem grandes deflexões.
Se o motor estiver equipado com uma engrenagem de redução da hélice, a extremidade dianteira ou de transmissão estará sujeita a forças adicionais. Além das forças de empuxo desenvolvidas pela hélice sob alta potência, existem severas forças centrífugas e giroscópicas aplicadas ao cárter devido a mudanças bruscas na direção de vôo, como as que ocorrem durante as manobras do avião. As forças giroscópicas são particularmente severas quando uma hélice pesada é instalada. Para absorver cargas centrífugas, um grande rolamento centrífugo é usado na seção do nariz.
A forma do nariz ou da frente da seção do cárter varia consideravelmente. Em geral, é cônico ou redondo. Dependendo do tipo de motor alternativo, o nariz ou a área frontal do cárter varia um pouco. Se a hélice for acionada diretamente pelo virabrequim, menos área será necessária para este componente do motor. Os cárteres usados em motores com arranjos de cilindros opostos ou em linha variam em forma para os diferentes tipos de motores, mas em geral são aproximadamente cilíndricos. Um ou mais lados são revestidos para servir como uma base à qual os cilindros são fixados por meio de parafusos, cavilhas ou pinos. Essas superfícies usinadas com precisão são frequentemente chamadas de almofadas de cilindro.
se a hélice for acionada por engrenagem de redução (engrenagens que reduzem a velocidade da hélice menos que o motor), é necessária mais área para abrigar as engrenagens de redução. Uma seção de nariz cônico é usada com bastante frequência em motores de acionamento direto e baixa potência, porque não é necessário espaço extra para abrigar as engrenagens de redução da hélice. As seções do nariz do cárter são geralmente fundidas em liga de alumínio ou magnésio. A seção do nariz do cárter em motores que desenvolvem de 1.000 a 2.500 hp geralmente é maior para abrigar as engrenagens de redução e às vezes com nervuras para obter o máximo de força possível.
O governador é usado para controlar a velocidade da hélice e o ângulo da pá. A montagem do governador da hélice varia. Em alguns motores, está localizado na parte traseira, embora isso complique a instalação, principalmente se a hélice for operada ou controlada por pressão de óleo, devido à distância entre o regulador e a hélice. Onde hélices operadas hidraulicamente são usadas, é uma boa prática montar o regulador na seção do nariz o mais próximo possível da hélice para reduzir o comprimento das passagens de óleo. O governador é então acionado pelos dentes da engrenagem na periferia da engrenagem de sino ou por algum outro meio adequado. Este arranjo básico também é usado para turboélices.
Em alguns dos motores radiais maiores, uma pequena câmara está localizada na parte inferior da seção do nariz para coletar o óleo. Isso é chamado de cárter de óleo da seção do nariz. Como a seção do nariz transmite muitas forças variadas ao cárter principal ou à seção de potência, ela deve ser fixada adequadamente para transmitir as cargas com eficiência.
As superfícies usinadas nas quais os cilindros são montados são chamadas de almofadas de cilindro. Eles são fornecidos com um meio adequado de retenção ou fixação dos cilindros ao cárter. A prática geral na fixação do flange do cilindro à pastilha é montar pinos em orifícios rosqueados no cárter. A parte interna das almofadas do cilindro às vezes é chanfrada ou afunilada para permitir a instalação de um grande anel de borracha ao redor da saia do cilindro, que efetivamente veda a junta entre o cilindro e as almofadas do cárter contra vazamento de óleo.
Como o óleo é jogado sobre o cárter, especialmente em motores invertidos em linha e do tipo radial, as saias dos cilindros se estendem a uma distância considerável nas seções do cárter para reduzir o fluxo de óleo nos cilindros invertidos. Os conjuntos de pistão e anel devem ser dispostos de forma que joguem o óleo espirrado diretamente neles.
As alças de montagem são espaçadas na periferia da parte traseira do cárter ou na seção do difusor de um motor radial. Estes são usados para prender o conjunto do motor ao suporte do motor ou estrutura fornecida para prender o motor à fuselagem de aeronaves monomotoras ou à estrutura da nacele da asa de aeronaves multimotoras. Os olhais de montagem podem ser integrados ao cárter ou seção do difusor ou destacáveis, como no caso de suportes de motor flexíveis ou dinâmicos.
O arranjo de montagem suporta todo o motor, incluindo a hélice e, portanto, é projetado para fornecer ampla resistência para manobras rápidas ou outras cargas. Devido ao alongamento e contração dos cilindros, os tubos de admissão que transportam a mistura da câmara do difusor através dos orifícios da válvula de admissão são dispostos para fornecer uma junta deslizante que deve ser à prova de vazamentos. A pressão atmosférica na parte externa da carcaça de um motor sem sobrealimentação é maior do que na parte interna, especialmente quando o motor está operando em marcha lenta. Se o motor estiver equipado com um supercharger e operado em aceleração máxima, a pressão é consideravelmente maior no interior do que no exterior da caixa. Se a conexão da junta deslizante tiver um pequeno vazamento, o motor pode ficar em marcha lenta devido a uma leve inclinação da mistura. Se o vazamento for muito grande, ele pode não estar ocioso. Com o acelerador aberto, um pequeno vazamento provavelmente não seria perceptível no funcionamento do motor, mas a leve inclinação da mistura ar/combustível pode causar detonação ou danos às válvulas e sedes das válvulas. Em alguns motores radiais, o tubo de admissão tem um comprimento considerável e em alguns motores em linha, o tubo de admissão está em ângulo reto com os cilindros. Nesses casos, a flexibilidade do tubo de admissão ou sua disposição elimina a necessidade de uma junta deslizante. Em qualquer caso, o sistema de admissão do motor deve ser disposto de forma que não vaze ar e altere a relação combustível/ar desejada. mas a leve inclinação da mistura ar/combustível pode causar detonação ou danos às válvulas e sedes das válvulas. Em alguns motores radiais, o tubo de admissão tem um comprimento considerável e em alguns motores em linha, o tubo de admissão está em ângulo reto com os cilindros. Nesses casos, a flexibilidade do tubo de admissão ou sua disposição elimina a necessidade de uma junta deslizante. Em qualquer caso, o sistema de admissão do motor deve ser disposto de forma que não vaze ar e altere a relação combustível/ar desejada. mas a leve inclinação da mistura ar/combustível pode causar detonação ou danos às válvulas e sedes das válvulas. Em alguns motores radiais, o tubo de admissão tem um comprimento considerável e em alguns motores em linha, o tubo de admissão está em ângulo reto com os cilindros. Nesses casos, a flexibilidade do tubo de admissão ou sua disposição elimina a necessidade de uma junta deslizante. Em qualquer caso, o sistema de admissão do motor deve ser disposto de forma que não vaze ar e altere a relação combustível/ar desejada.
Seção de acessórios
A seção de acessórios (traseira) geralmente é de construção fundida e o material pode ser liga de alumínio, que é mais amplamente usada, ou magnésio, que tem sido usado em certa medida. Em alguns motores, é fundida em uma única peça e dotada de meios para a montagem dos acessórios, como magnetos, carburadores, combustível, óleo, bombas de vácuo, motor de partida, gerador, acionamento do tacômetro, etc., nos diversos locais necessários para facilitar a acessibilidade . Outras adaptações consistem em uma fundição de liga de alumínio e uma placa de cobertura de magnésio fundido separada na qual os suportes de acessórios são dispostos. Os eixos de acionamento de acessórios são montados em arranjos de acionamento adequados que são realizados nas almofadas de montagem de acessórios. Desta forma, as várias relações de transmissão podem ser dispostas para fornecer a velocidade de acionamento adequada para magnetos, bombas,
Trens de acessórios
Os trens de engrenagens, contendo engrenagens do tipo de dentes retos e cônicos, são usados nos diferentes tipos de motores para acionar componentes e acessórios do motor. Engrenagens do tipo de dentes retos são geralmente usadas para acionar os acessórios carregados mais pesados ou aqueles que exigem menos folga ou folga no trem de engrenagens. Engrenagens cônicas permitem a localização angular de eixos curtos que levam aos vários suportes de montagem de acessórios. Em motores alternativos opostos, os trens de engrenagens acessórias são geralmente arranjos simples. Muitos desses motores usam trens de engrenagens simples para acionar os acessórios do motor nas velocidades adequadas.
