Bem-vindos, exploradores do conhecimento! Hoje, mergulharemos no fascinante mundo da engenharia mecânica através da montagem de um pistão de motor único, totalmente impresso em 3D. Preparem-se para uma jornada educacional empolgante!
⚙️ O pistão, peça vital dos motores a combustão, é o coração pulsante que converte energia térmica em movimento mecânico. Com nossas peças impressas em 3D, vamos desvendar cada componente e entender seu papel fundamental.
Um motor de combustão é uma máquina complexa que queima combustível para produzir energia térmica e depois usa a energia para realizar trabalho. Em um carro, o motor faz o trabalho de fornecer energia cinética que gira as rodas. O motor de combustão de um carro é um tipo de motor denominado motor de combustão interna.
Como funcionam os motores de combustão interna
Um motor de combustão interna queima combustível internamente ou dentro do motor. Esse tipo de motor é encontrado não apenas em carros, mas também na maioria dos outros veículos motorizados. O motor funciona em uma série de etapas que se repetem continuamente.
Uma mistura de combustível e ar é puxada para dentro de um cilindro por uma válvula, que então fecha.
Um pistão dentro do cilindro se move para cima, comprimindo a mistura ar-combustível no cilindro fechado. A mistura está agora sob muita pressão e muito quente.
Uma faísca de uma vela de ignição inflama a mistura ar-combustível, fazendo com que ela queime explosivamente dentro do espaço confinado do cilindro fechado.
A pressão dos gases quentes da combustão empurra o pistão para baixo.
O pistão sobe novamente, empurrando os gases de escape para fora do cilindro por outra válvula.
O pistão desce novamente e o ciclo se repete.
Como o nome indica, o virabrequim consiste tanto no eixo giratório quanto na manivela na qual uma força é aplicada. Ao colocar este conjunto dentro de um cartucho de canhão simplificado, um cilindro , conseguimos resolver o problema da bala de canhão que escapa, pois o pistão é limitado em seu movimento descendente e retornará para cima à medida que o virabrequim continua girando:
Observe que o pistão agora tem uma posição mínima e máxima que pode atingir dentro do cilindro . Um único movimento ao longo desse comprimento na direção para cima ou para baixo é chamado de golpe . Se acionarmos agora a explosão, os gases de combustão empurrarão o pistão para baixo, o que gira o virabrequim.
Agora estamos prontos para usar esta máquina para realizar trabalhos úteis. A princípio abriremos a válvula de admissão enquanto o pistão desce deixando entrar o ar com combustível que simbolizei com a cor amarela. Este é o curso de admissão:
Como o pistão se move para baixo duas vezes e para cima duas vezes, ele executa um total de quatro tempos e o motor que construímos é conhecido como motor de quatro tempos . Observe que são necessárias duas voltas do virabrequim para que o pistão execute um ciclo completo de trabalho ao passar pelas quatro fases: admissão, compressão, potência e exaustão.
Embora funcional, o motor que construímos é mais um exemplo de brinquedo que não mostra muita engenhosidade de engenharia por trás de muitos componentes de motores de combustão interna reais. Vamos basear-nos nos princípios que concebemos até agora, construindo uma máquina mais realista – um motor que se poderia encontrar num carro.
