O virabrequim é transportado em uma posição paralela ao eixo longitudinal do cárter e geralmente é suportado por um mancal principal entre cada lance. Os mancais principais do virabrequim devem ser apoiados rigidamente no cárter. Isso geralmente é feito por meio de almas transversais no cárter, uma para cada mancal principal. As almas fazem parte integrante da estrutura e, além de suportarem os rolamentos principais, aumentam a resistência de toda a caixa. O cárter é dividido em duas seções em um plano longitudinal. Essa divisão pode estar no plano do virabrequim, de modo que metade do mancal principal (e às vezes mancais do eixo de comando) seja transportada em uma seção da caixa e a outra metade na seção oposta.
O virabrequim é a espinha dorsal do motor alternativo. Está sujeito à maioria das forças desenvolvidas pelo motor. Seu principal objetivo é transformar o movimento alternativo do pistão e biela em movimento rotativo para rotação da hélice. O virabrequim, como o nome indica, é um eixo composto por uma ou mais manivelas localizadas em pontos específicos ao longo de seu comprimento. As manivelas, ou lances, são formadas forjando compensações em um eixo antes de ser usinado. Como os virabrequins devem ser muito fortes, eles geralmente são forjados a partir de uma liga muito forte, como aço cromo-níquel-molibdênio.
Um virabrequim pode ser de construção de peça única ou de várias peças. A figura mostra dois tipos representativos de virabrequins sólidos usados em motores de aeronaves. A construção de quatro lances pode ser usada em motores opostos horizontais de quatro cilindros ou em motores de quatro cilindros em linha. O eixo de seis lances é usado em motores em linha de seis cilindros, motores tipo V de 12 cilindros e motores opostos de seis cilindros. Os virabrequins de motores radiais podem ser do tipo single-throw, two-throw ou four-throw, dependendo se o motor é do tipo single-row, twin-row ou four-row. Um virabrequim de motor radial de lance único é mostrado na Figura. Não importa quantos lances ele possa ter, cada virabrequim tem três partes principais - um diário, pino de manivela e bochecha de manivela. Contrapesos e amortecedores, embora não sejam uma parte verdadeira de um virabrequim, geralmente são anexados a ele para reduzir a vibração do motor.
O mancal é suportado e gira em um mancal principal. Ele serve como o centro de rotação do virabrequim. É endurecido na superfície para reduzir o desgaste. O pino de manivela é a seção à qual a biela está conectada. Está fora do centro dos diários principais e é frequentemente chamado de arremesso. Duas bochechas de manivela e um pino de manivela fazem um lance. Quando uma força é aplicada ao virabrequim em qualquer direção que não seja paralela ou perpendicular e através da linha central do virabrequim, isso faz com que o virabrequim gire. A superfície externa é endurecida por nitretação para aumentar sua resistência ao desgaste e fornecer a superfície de apoio necessária. O pino de manivela é geralmente oco. Isso reduz o peso total do virabrequim e fornece uma passagem para a transferência do óleo lubrificante. Nos primeiros motores, o virabrequim oco também servia como câmara para coleta de lodo, depósitos de carbono e outros materiais estranhos. A força centrífuga jogou essas substâncias para fora da câmara e as impediu de atingir a superfície do rolamento da biela. Devido ao uso de óleos dispersantes sem cinzas, os motores mais novos não usam mais câmaras de lodo. Em alguns motores, uma passagem é perfurada na face do virabrequim para permitir que o óleo do virabrequim oco seja pulverizado nas paredes do cilindro. A bochecha da manivela conecta o pino de manivela ao diário principal. Em alguns projetos, a bochecha se estende além do munhão e carrega um contrapeso para equilibrar o virabrequim. A face da manivela deve ser de construção robusta para obter a rigidez necessária entre o virabrequim e o munhão. A força centrífuga jogou essas substâncias para fora da câmara e as impediu de atingir a superfície do rolamento da biela. Devido ao uso de óleos dispersantes sem cinzas, os motores mais novos não usam mais câmaras de lodo. Em alguns motores, uma passagem é perfurada na face do virabrequim para permitir que o óleo do virabrequim oco seja pulverizado nas paredes do cilindro. A bochecha da manivela conecta o pino de manivela ao diário principal. Em alguns projetos, a bochecha se estende além do munhão e carrega um contrapeso para equilibrar o virabrequim. A face da manivela deve ser de construção robusta para obter a rigidez necessária entre o virabrequim e o munhão. A força centrífuga jogou essas substâncias para fora da câmara e as impediu de atingir a superfície do rolamento da biela. Devido ao uso de óleos dispersantes sem cinzas, os motores mais novos não usam mais câmaras de lodo. Em alguns motores, uma passagem é perfurada na face do virabrequim para permitir que o óleo do virabrequim oco seja pulverizado nas paredes do cilindro. A bochecha da manivela conecta o pino de manivela ao diário principal. Em alguns projetos, a bochecha se estende além do munhão e carrega um contrapeso para equilibrar o virabrequim. A face da manivela deve ser de construção robusta para obter a rigidez necessária entre o virabrequim e o munhão. uma passagem é perfurada na face da manivela para permitir que o óleo do virabrequim oco seja pulverizado nas paredes do cilindro. A bochecha da manivela conecta o pino de manivela ao diário principal. Em alguns projetos, a bochecha se estende além do munhão e carrega um contrapeso para equilibrar o virabrequim. A face da manivela deve ser de construção robusta para obter a rigidez necessária entre o virabrequim e o munhão. uma passagem é perfurada na face da manivela para permitir que o óleo do virabrequim oco seja pulverizado nas paredes do cilindro. A bochecha da manivela conecta o pino de manivela ao diário principal. Em alguns projetos, a bochecha se estende além do munhão e carrega um contrapeso para equilibrar o virabrequim. A face da manivela deve ser de construção robusta para obter a rigidez necessária entre o virabrequim e o munhão.
Em todos os casos, o tipo de virabrequim e o número de virabrequins devem corresponder à disposição dos cilindros do motor. A posição das manivelas no virabrequim em relação às outras manivelas do mesmo eixo é expressa em graus.
O virabrequim mais simples é do tipo single-throw ou 360°. Este tipo é usado em um motor radial de linha única. Pode ser construído em uma ou duas peças. Dois rolamentos principais (um em cada extremidade) são fornecidos quando este tipo de virabrequim é usado. O virabrequim de lance duplo ou 180° é usado em motores radiais de duas carreiras. No motor do tipo radial, um lance é fornecido para cada linha de cilindros.
Equilíbrio do virabrequim
A vibração excessiva em um motor não apenas resulta em falha por fadiga das estruturas metálicas, mas também faz com que as partes móveis se desgastem rapidamente. Em alguns casos, a vibração excessiva é causada por um virabrequim que não está balanceado. Os virabrequins são balanceados para equilíbrio estático e equilíbrio dinâmico. Um virabrequim é equilibrado estaticamente quando o peso de todo o conjunto de pinos de manivela, bochechas de manivela e contrapesos é equilibrado em torno do eixo de rotação. Quando verificado quanto ao equilíbrio estático, ele é colocado em duas lâminas. Se o eixo tende a girar em direção a qualquer posição durante o teste, ele está desequilibrado estático.
Amortecedores Dinâmicos
Um virabrequim é equilibrado dinamicamente quando todas as forças criadas pela rotação do virabrequim e os impulsos de potência são equilibrados entre si, de modo que pouca ou nenhuma vibração é produzida quando o motor está funcionando. Para reduzir a vibração ao mínimo durante a operação do motor, amortecedores dinâmicos são incorporados no virabrequim. Um amortecedor dinâmico é meramente um pêndulo que é preso ao virabrequim para que ele fique livre para se mover em um pequeno arco. Está incorporado no conjunto do contrapeso. Alguns virabrequins incorporam dois ou mais desses conjuntos, cada um sendo conectado a uma face de manivela diferente. A distância que o pêndulo se move e, portanto, sua frequência de vibração corresponde à frequência dos impulsos de potência do motor. Quando ocorre a frequência de vibração do virabrequim, o pêndulo oscila fora do tempo com a vibração do virabrequim,
A construção do amortecedor dinâmico usado em um motor consiste em um contrapeso de aço ranhurado móvel preso à face da manivela. Dois pinos de aço em forma de carretel se estendem no slot e passam por orifícios grandes no contrapeso e na face da manivela. A diferença de diâmetro entre os pinos e os furos proporciona um efeito de pêndulo. Uma analogia do funcionamento de um amortecedor dinâmico é mostrada na Figura.
