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16 de julho de 2018
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Manutenção

Direção mais leve e segura

Dotados de dispositivos de sensoriamento de carga, sistemas de direção totalmente hidráulicos permitem obter maior suavidade, confiabilidade e segurança ao volante

O que usualmente chamamos de direção hidráulica na verdade reúne os sistemas de direção mecânica com a assistência hidráulica. Contudo, existem sistemas totalmente hidráulicos, a maioria baseada em válvulas do tipo orbitrol, que são amplamente utilizados em guindastes e máquinas móveis de construção pesada.

Nesses sistemas totalmente hidráulicos, não há conexão mecânica entre a unidade de comando, a bomba e os cilindros de direção. No caso, a unidade de comando é composta por servo-válvula de controle direcional operada manualmente (normalmente, por meio de um volante), incluindo uma quantidade relativamente reduzida de componentes. A rotação dessa válvula executa todas as funções necessárias de direcionamento do fluido.

Grosso modo, as principais vantagens desse sistema incluem (1) minimização das articulações mecânicas do sistema de direção; (2) maior flexibilidade ao projeto; (3) aumento do conforto do operador, inclusive com a redução do tamanho do volante; (4) ação ilimitada de controle, com torque de entrada bastante baixo; e (5) uso de bombas de diferentes fabricantes e modelos.

PROJETO

Estruturalmente, utiliza-se na unidade de comando um conjunto integrado de válvulas, compreendendo válvulas de alívio, válvulas anticavitação, válvulas de retenção e outras. Essa solução permite um arranjo mais compacto, que facilita o projeto e pode ser inteiramente adequado a qualquer circuito.

O circuito, por sua vez, utiliza uma bomba hidráulica, de vazão constante ou variável. Muitas vezes, é utilizada uma bomba dupla, tornando o fluxo independente para o sistema de direção. Em sistemas de centro aberto (mais comuns em equipamentos menores), utiliza-se uma unidade de controle que alimenta a direção e as funções auxiliares, juntamente a uma bomba de vazão fixa. É o sistema mais simples.

Quando não se aciona a direção, toda a vazão da bomba é orientada para o circuito auxiliar. No entanto, quando se começa a girar o volante, parte desse fluxo é desviada para o sistema de direção. Como esse sistema é prioritário, se houver necessidade toda a vazão pode ser desviada, o que po


O que usualmente chamamos de direção hidráulica na verdade reúne os sistemas de direção mecânica com a assistência hidráulica. Contudo, existem sistemas totalmente hidráulicos, a maioria baseada em válvulas do tipo orbitrol, que são amplamente utilizados em guindastes e máquinas móveis de construção pesada.

Nesses sistemas totalmente hidráulicos, não há conexão mecânica entre a unidade de comando, a bomba e os cilindros de direção. No caso, a unidade de comando é composta por servo-válvula de controle direcional operada manualmente (normalmente, por meio de um volante), incluindo uma quantidade relativamente reduzida de componentes. A rotação dessa válvula executa todas as funções necessárias de direcionamento do fluido.

Grosso modo, as principais vantagens desse sistema incluem (1) minimização das articulações mecânicas do sistema de direção; (2) maior flexibilidade ao projeto; (3) aumento do conforto do operador, inclusive com a redução do tamanho do volante; (4) ação ilimitada de controle, com torque de entrada bastante baixo; e (5) uso de bombas de diferentes fabricantes e modelos.

Com dispositivos de sensoriamento de carga, sistema confere maior suavidade ao acionamento

PROJETO

Estruturalmente, utiliza-se na unidade de comando um conjunto integrado de válvulas, compreendendo válvulas de alívio, válvulas anticavitação, válvulas de retenção e outras. Essa solução permite um arranjo mais compacto, que facilita o projeto e pode ser inteiramente adequado a qualquer circuito.

O circuito, por sua vez, utiliza uma bomba hidráulica, de vazão constante ou variável. Muitas vezes, é utilizada uma bomba dupla, tornando o fluxo independente para o sistema de direção. Em sistemas de centro aberto (mais comuns em equipamentos menores), utiliza-se uma unidade de controle que alimenta a direção e as funções auxiliares, juntamente a uma bomba de vazão fixa. É o sistema mais simples.

Quando não se aciona a direção, toda a vazão da bomba é orientada para o circuito auxiliar. No entanto, quando se começa a girar o volante, parte desse fluxo é desviada para o sistema de direção. Como esse sistema é prioritário, se houver necessidade toda a vazão pode ser desviada, o que pode causar problemas na operação do sistema auxiliar. Por essa razão, esse sistema não é utilizado quando há necessidade de uso frequente da direção e das funções auxiliares em conjunto.

Já os sistemas de centro fechado – mais frequentes em equipamentos pesados e em operações que dividem a operação entre os circuitos de direção e auxiliar (com um reservatório comum) – utilizam uma bomba de deslocamento variável.

Circuito utiliza uma bomba hidráulica de vazão constante, mais comum em máquinas menores, ou variável, frequente em equipamentos de grande porte

SENSIBILIDADE

Abertos ou fechados, ambos os sistemas de direção utilizam dispositivos de sensoriamento de carga para conferir maior sensibilidade ao acionamento. O uso de uma unidade de sensoriamento e uma válvula de prioridade trazem vantagens, dentre outras, como uma maior suavidade nas mudanças de direção (uma vez que as variações do circuito não afetam a resposta do eixo ou a velocidade de acionamento), capacidade de divisão do fluxo entre dois circuitos independentes (pois somente o fluxo necessário para acionar a direção é encaminhado para o sistema, com o restante sendo direcionado aos circuitos auxiliares) e maior confiabilidade e segurança (uma vez que o sistema de direção sempre tem prioridade de pressão e vazão).

Sistemas de direção hidráulica mantêm a bomba em funcionamento contínuo, tornando-se mais leve à medida que a velocidade aumenta

Conceitualmente, os sensores podem ser dinâmicos ou estáticos. Os dinâmicos são usados em aplicações mais complexas, uma vez que asseguram resposta mais rápida, melhor desempenho em clima frio e na partida e maior flexibilidade na solução de problemas referentes ao desempenho e estabilidade do sistema. Para assegurar um funcionamento mais suave do sistema de direção, também são fornecidos sistemas de amortecimento dos cilindros, principalmente quando o equipamento trafega em terreno irregular, por exemplo.

Destaque-se que o fluido utilizado nos sistemas de direção hidráulica não é consumível, ou seja, seu nível não deve se alterar com o tempo. Caso isso ocorra, deve-se investigar a causa com rapidez. De modo geral, deve-se verificar periodicamente o nível e trocar o óleo a cada 50.000 km ou dois anos, o que ocorrer primeiro. O óleo deve apresentar características como resistência à oxidação e contaminação por água, propriedades antiespumantes, índice de viscosidade (IV) mínimo 100 e boa aditivação anticorrosiva. Quanto à origem, podem ser minerais, minerais tratados (com maior resistência à oxidação e ao envelhecimento) ou sintéticos.

ASSISTIDOS

Atualmente, os sistemas hidraulicamente assistidos são amplamente utilizados em veículos e máquinas mais leves. Tratam-se, na verdade, de sistemas de direção mecânica de cremalheira, cujo movimento é auxiliado hidraulicamente.

No sistema mecânico, a cremalheira é movida conforme o motorista gire o volante. Ao girar o volante, gira-se a barra de torção, que contém o pinhão, que por sua vez gira sobre a cremalheira, deslocando-a para o lado oposto ao do giro do volante. Alguns braços ligados à cremalheira deslocam as rodas no sentido adequado, com rapidez e eficiência.

Ao girar-se o volante de um sistema de direção assistida (também chamada de direção hidráulica), uma válvula situada na coluna de direção abre ou fecha, permitindo que o óleo sob pressão (gerada por uma bomba hidráulica de vazão constante com um sistema de alívio) atue sobre o pistão, empurrando a barra de direção para um lado ou para o outro.

Independente do motor, a direção eletrohidráulica é projetada para reduzir o esforço do motorista e proporcionar maior precisão nas manobras

O detalhe é que esse sistema consome mais combustível, uma vez que a bomba se mantém em funcionamento contínuo, trabalhando em circuito fechado quando não está sendo solicitada, de modo a assegurar uma resposta imediata quando se gira o volante. Por outro lado, à medida que a velocidade aumenta a direção fica mais leve, o que pode afetar a segurança.

Uma solução alternativa interessante foi a direção hidráulica progressiva, que torna o volante mais rígido de acordo com a velocidade. Nesse caso, sensores eletrônicos leem a velocidade necessária e ligam a válvula de comando do fluxo de óleo. A vazão resultante faz com que a direção fique mais leve ou mais pesada, enviando uma quantidade maior ou menor de fluido, conforme a rotação do motor. Na prática, busca-se manter o mesmo esforço de acionamento da direção em qualquer velocidade.

ELÉTRICA

Lançada em 1999, a direção elétrica (ou eletrohidráulica) é um sistema totalmente independente do motor, projetado para reduzir o esforço do motorista e proporcionar maior precisão nas manobras. Essa independência em relação ao motor pode assegurar uma economia de até 5% no consumo de combustível.

Sensores verificam a velocidade do veículo e o ângulo de rotação do volante, enviando essas informações a uma central de controle. Um sensor óptico especial armazena a finalidade da curva, a velocidade angular e o sentido de giro do volante, entrando igualmente em comunicação com a central de controle.

A atuação do motor elétrico é controlada pelo Módulo de Comando (MC). Quando o veículo trafega em linha reta, esse motor permanece em “stand by”, pois o módulo de comando identifica que não há necessidade de acionamento.

Com o movimento do volante, o sistema registra uma determinada resistência ao esterçamento e envia um sinal para o motor elétrico, que aumentará sua rotação e criará pressão hidráulica de forma precisa e imediata. A inoperância desse sistema não compromete a dirigibilidade do veículo, exigindo apenas um maior esforço do motorista para o acionamento.

GUIA DE DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS

PROBLEMA CAUSA SOLUÇÃO
Direção pesada (esforço excessivo) Correia patinando
Correia ou esticador danificado
Nível baixo de óleo hidráulico
Tubulações danificadas
Vazamento interno
Mau desempenho da bomba hidráulica
Mangueiras obstruídas
Mecanismo de direção desalinhado ou danificado
Ar no sistema (intermitente)
Regular
Trocar
Completar nível
Trocar
Sanar
Reparar/trocar
Desobstruir/trocar
Reparar
Sangrar
Folga excessiva Desgaste ou danos nos terminais
Folga na barra
Má fixação da coluna no mecanismo de direção
Trocar
Reparar
Reparar
Ruído anormal Mangueira danificada ou fora de especificação
Braçadeiras soltas nas mangueiras
Nível baixo de óleo
Problemas no retentor do eixo da bomba
Obstrução nas mangueiras
Trocar
Reapertar
Completar nível
Trocar
Desobstruir
Vazamento Mangueira danificada
Retentores ou anéis danificados
Juntas frouxas
Trocar
Trocar
Reapertar/trocar
Vibração Desgaste dos terminais e braços
Desbalanceamento das rodas
Trocar
Balancear
Volante fora
de centro
Problemas de alinhamento do sistema Regular
Puxa para
um lado
Problemas no alinhamento do sistema Regular