UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE RONDONÓPOLIS

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLÓGICAS

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Rondonópolis-MT

2015

João Paulo Andreassa Pizza

Pedro Aires Teixeira Júnior

Vinícius Lopes Nogueira

AMORTECEDORES

Rondonópolis-MT

2015

João Paulo Andreassa Pizza

Pedro Aires Teixeira Júnior

Vinícius Lopes Nogueira

AMORTECEDORES

Trabalho apresentado como

exigência parcial para obtenção

de nota na disciplina de

Elementos de Máquinas I na

Universidade Federal de Mato

Grosso.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................4

2. DESCRIÇÃO.......................................................................................................5

3. APLICAÇÕES .....................................................................................................6

4. FUNCIONAMENTO ...........................................................................................7

5. TIPOS E MODELOS .........................................................................................9

6. CONCLUSÃO .................................................................................................. 11

7. BIBLIOGRAFIA................................................................................................ 12

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1. INTRODUÇÃO

Quando se iniciou a fabricação dos primeiros automóveis no final do século

XIX, um item imprescindível para garantir a segurança, conforto e estabilidade, não

equipava as suspensões destes veículos: o amortecedor. A falta dos amortecedores

trazia inúmeros transtornos. As irregularidades do solo deixavam o carro bastante

instável, o motorista perdia facilmente o controle nas curvas, pois a inclinação do

veículo não era compensada. A ausência do equipamento provocava um excesso de

vibração que passava das rodas para a carroceria do automóvel, os pneus furavam

constantemente, devido ao extremo impacto que sofriam.

Em vista deste cenário, a Monroe criou o eliminador de vibrações. Lançado

em 1926, o equipamento era hidráulico e possuía um pistão vertical interno

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2. DESCRIÇÃO

Os amortecedores são basicamente bombas de óleo, e o tipo mais usado

atualmente É denominado telescópico hidráulico. Um pistão é preso ao fim da haste

e trabalha de acordo com a movimentação do fluido hidráulico no tubo de pressão.

Como os movimentos de suspensão são na sua grande maioria vertical (para cima e

para baixo), o fluido hidráulico é forçado a passar por furos (orifícios) presentes no

pistão. Se os orifícios forem pequenos, a carga do amortecedor será alta, resultando

no maior controle da movimentação da suspensão. Caso contrário, se os orifícios

forem maiores, a carga do amortecedor será baixa, resultando no controle mais

suave da movimentação da suspensão.

O funcionamento do amortecedor hidráulico É definido pela constante

movimentação interna de óleo entre os tubos. Para isso, a primeira condição básica

para o perfeito funcionamento do amortecedor é estar com o tubo de pressão repleto

de óleo, sem a presença de ar. A sangria ou escorvamento é processo pelo qual se

extrai o ar do tudo de pressão.

Quando o amortecedor está no movimento de compressão (fechamento), a

haste juntamente com o pistão de desloca para baixo, deslizando pelo tubo de

pressão. De todo o óleo que estava abaixo do pistão, parte dele se desloca para a

parte superior do tubo de pressão, passando pela válvula do pistão, e a outra parte

restante vai para o tubo reservatório, passando pela válvula de base. Quando o

amortecedor está no movimento de extensão (abertura), a haste juntamente com o

pistão de desloca para cima deslizando pelo tubo de pressão. De todo o óleo que

estava acima do pistão, parte dele se desloca para a parte inferior do tubo de

pressão, passando pela válvula do pistão, e a outra parte restante é sugada do tubo

reservatório para o tubo de pressão, passando pela válvula de base. A velocidade

de movimento da haste e o tipo de válvula do pistão determinam a força de

resistência (carga) gerada pelo amortecedor na compressão e extensão. O nível de

carga de cada amortecedor dependerá da velocidade de movimentação da

suspensão, e mais uma série de características próprias do veículo. Ela será

definida pelo número e tamanho dos orifícios no pistão, mais a quantidade, e a

espessura dos discos de válvula. Quanto mais rápido a suspensão se movimenta,

maior carga terá o amortecedor, ou vice-versa.

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3. APLICAÇÕES

Um Amortecedor é um dispositivo mecânico ou hidráulico designado para

absorver e amortecer choques e impulsos. Ele o faz transformando a energia

cinética do choque em outra forma de energia (geralmente calor) que é então

dissipada.

Amortecedores pneumáticos e hidráulicos são usados em conjunto com

molas, um amortecedor de automóvel contém válvulas e orifícios para controlar o

fluxo de óleo através de um pistão interno.

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4. FUNCIONAMENTO

A menos que exista algum tipo de estrutura de amortecimento, uma mola

liberará toda a energia que a mesma absorver de maneira descontrolada. A mola

continuaria a se mover, seguindo sua freqüência natural até toda a energia

inicialmente absorvida ser usada. Por exemplo, uma suspensão feita somente com

molas resultaria em um carro descontrolado em quase qualquer terreno.

Para isso existem os amortecedores, um dispositivo que controla movimentos

indesejados realizados pela mola através de um processo conhecido como

amortecimento. Amortecedores desaceleram e diminuem a magnitude dos

movimentos vibratórios transformando a energia cinética absorvida pela mola em

calor que pode ser dissipado através de um fluido hidráulico.

Amortecedores trabalham em dois ciclos, o ciclo de compressão e o ciclo de

extensão.

Exemplo - Amortecedor de tubo duplo: Num amortecedor de tubo duplo, um

dos amortecedores mais comuns, o suporte superior é conectado à haste do pistão,

que está conectada a um êmbolo, que por sua vez está dentro de um tubo contendo

fluido hidráulico. O tubo interior é conhecido como tubo de pressão e o tubo exterior

é conhecido como tubo reserva, o tubo reserva armazena o excesso de fluido

hidráulico. Quando a roda do carro colide de alguma maneira e a mola enrola e

desenrola, a energia da mola é transferida para ao amortecedor através do suporte

superior, depois para baixo através da haste do pistão e até o êmbolo. Orifícios no

pistão permitem que fluido circule enquanto o pistão de move para cima e para baixo

no tubo de pressão. Por conta dos orifícios serem relativamente pequenos, apenas

uma pequena quantidade de fluido, sob altíssima pressão, atravessa os mesmos.

Isso desacelera o pistão, que por sua vez desacelera a mola.

O ciclo de compressão acontece quando o êmbolo se move para baixo,

comprimindo o fluido hidráulico presente na câmara abaixo do êmbolo. O ciclo de

extensão acontece quando o pistão se move para a parte superior do tubo de

pressão, comprimindo o fluido na câmara acima do êmbolo.

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FIGURA 1 – AMORTECEDORES DE TUBO DUPLO

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5. TIPOS E MODELOS

-DUPLO CILINDRO HIDRÁULICO

Os amortecedores mais econômicos são os hidráulicos com dois cilindros

concêntricos, que utilizam um pistão com duas válvulas, uma no topo e outra na

base, permitindo a passagem do óleo de um reservatório para outro.

- A GÁS

Tentando minimizar a formação de espuma no reservatório do amortecedor,

os fabricantes aumentaram a pressão a que o fluído está sujeito. Este processo só é

possível através de algo mais denso que a atmosfera.

É este o principio dos amortecedores a gás, que dispõem de duas câmaras

distintas, uma câmara de fluído e uma câmara de gás, separadas entre si por uma

membrana elástica.

Os mais simples amortecedores a gás contêm apenas gás na parte superior

do reservatório de óleo, conferindo às válvulas de expansão uma melhor capacidade

para trabalhar a regimes elevados.

- CILINDRO CELULAR

Outro tipo de amortecedores que utilizam gás são os chamados celulares,

que como o nome indica possuem uma célula fechada onde o gás se encontra

isolado do fluído. Impossibilitando assim a formação de espuma. No entanto, estes

amortecedores revelam-se ligeiramente mais duros quando se conduz fora de

estrada.

- DUPLO CILINDRO CELULAR

Dentro deste esquema de funcionamento existem os modelos de dois

cilindros a gás. Neles, o ar é substituído por um gás com maior pressão, o

nitrogênio. Essa pressão varia entre os 80 e 120 Psi.

Estes amortecedores revelam um melhor comportamento quando sujeitos a

elevados regimes, mas não estão livres da formação de espuma uma vez que o óleo

e o gás se encontram no mesmo reservatório.

- CILINDRO CONCÊNTRICO CELULAR

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Os amortecedores de cilindros concêntricos de gás celular funcionam

segundo o mesmo princípio, mas neste caso o gás encontra-se numa célula

estanque, não havendo assim mistura com o óleo.

Neste tipo de amortecedores o reenchimento do compartimento principal é

mais lento que nos modelos descritos anteriormente. Este aspecto pode ser

compensado com o fato dos celulares poderem ser montados ao contrário,

provocando assim uma diminuição do peso fixo aos chassis.

- MONOTUBO

Existem também os amortecedores monotubo ou de um único cilindro, que

apresentam uma construção bastante mais simplificada. A sua ação tem como base

o funcionamento de um pistão numa coluna de óleo, não existindo qualquer

reservatório exterior.

Este sistema apenas necessita de uma válvula no extremo do pistão,

enquanto outros modelos têm uma válvula na base.

Um compartimento com gás de alta pressão (300-400 Psi) está separado por

um pistão flutuante, evitando assim a formação de espuma ao mesmo tempo em

que controla a cavitação.

Como o óleo se encontra apenas num reservatório, o movimento do pistão

não provoca um sobreaquecimento, oferecendo assim uma me lhor resistência e

longevidade.

Este tipo de amortecedores é menos resistente a agressões exteriores ou a

um eventual desalinhamento do pistão, uma vez que as suas paredes são

extremamente finas.

- AMORTECEDOR VISCOELÁSTICO

Utilizados como materiais dissipadores da energia de vibração de uma

estrutura e, consequentemente, funcionando como parte de um sistema passivo de

controle de vibrações estruturais. Os materiais visco elásticos têm como principal

característica uma grande dissipação de energia por ciclo de oscilação.

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6. CONCLUSÃO

Chama-se amortecimento o processo pelo qual a energia é retirada do

sistema elástico. A energia é consumida por atrito entre as peças móveis do sistema

e/ou pelo atrito interno entre as moléculas das peças do sistema, havendo uma

dissipação de energia mecânica sob forma de calor e/ou som. Um amortecedor,

pois, é o componente do sistema mecânico que dissipa energia mecânica do

mesmo, assim como o resistor é o componente do sistema elétrico que dissipa

energia elétrica do mesmo. Na modelagem não se considera que o amortecedor não

tem nem massa e nem rigidez.

Uma importante consideração durante o design de um amortecedor é saber

para onde a energia irá. Na maioria dos amortecedores, a energia é convertida em

calor no interior do fluido viscoso. Em cilindros hidráulicos, o fluido hidráulico

aquece, enquanto que em cilindros de ar (pneumáticos), a energia dissipada pode

ser armazenada e utilizada depois.

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7. BIBLIOGRAFIA

Harris, William. 2005. How Stuff Works. [Online] Maio 11, 2005. [Cited:

Janeiro 27, 2015.] http://auto.howstuffworks.com/car-suspension2.htm.

Prof. João Paulo Barbosa, M.SC. 2011. Elementos de Máquinas. São

Mateus : s.n., 2011.

http://www.sa-tenneco-automotive.com/brasil/pdf/manual_amortecedor.pdf