As montadoras de caminhões têm desenvolvido modelos cada vez mais avançados tecnologicamente, equipados com transmissão automática ou automatizada, com motores eletrônicos menos poluentes e cabines que proporcionam maior conforto aos motoristas. Mas quando o veículo se destina a aplicação em canteiros de obra ou frentes de mineração, outro componente deve ser observado cuidadosamente pelo usuário: a tomada de força.

Responsável pela transferência de parte da potência do motor para a movimentação do implemento, a tomada de força é um item fundamental nos caminhões rodoviários destinados aos mercados de construção e mineração. Afinal, ela é que determina a eficiência da operação com o implemento, seja uma caçamba basculante para transporte de terra, um balão de betoneira ou um guindaste articulado (guindauto), entre outros, contribuindo para a maior produtividade do equipamento.

De acordo com Fábio Fraga Fernandes, gerente de vendas para aftermarket da Eaton, que fabrica tomadas de força, esse sistema pode ser de diversos tipos, mas três deles são os mais utilizados em veículos destinados para construção civil no país: o instalado na caixa de câmbio, o que é feito no volante do motor ou aquele realizado no virabrequim, também conhecido como bomba frontal. “No nosso caso, fornecemos somente a tomada de força na caixa de câmbio, tecnologia presente em grande parte das montadoras de caminhões para algumas classes de veículos”, diz ele.

Segundo Fernandes, esse tipo de tomada de força se destina especificamente a operações em que o implemento é acionado com o caminhão parado. “Um exemplo típico para esse caso é o basculamento da caçamba ou a movimentação do guindauto, mas essa tecnologia também se estende a qualquer implemento com acionamento hidráulico.”

Tipos de acoplamento

O especialista explica que as tomadas de força da Eaton são acopladas à caixa de câmbio por meio de uma abertura frontal, lateral ou inferior. A disposição do acoplamento é definida em função da configuração da caixa de câmbio, algo que já vem especificado pela montadora do veículo. “A montagem da tomada de força leva em consideração o layout do chassi do caminhão e pode ser realizada diretamente na concessionária ou pelo fabricante do implemento”, diz Fernandes. Ele explica que o recomendável é executar esse serviço antes da instalação do implemento, o que simplifica a operação. “Caso contrário, o trabalho será maior, exigindo a montagem por debaixo do chassi.”

O acoplamento entre a tomada de força e a caixa de câmbio pode ser feito de duas formas, conforme explica Emilio Paulo Fontanello, engenheiro do produto da Scania. Uma delas conta com a flange na ponta da caixa de tomada de força e transmite movimento por um eixo cardan. Denominado de “acoplamento via cardan”, esse sistema exige atenção especial ao acoplamento. “A tomada de força é um componente basicamente mecânico com acionamento elétrico, para que o conjunto do motor atenda à condição de rotação e torque no momento exato. Por isso, podemos dizer que ela é praticamente isenta de manutenção preventiva e requer atenção apenas para o seu acoplamento, principalmente se for feito por cardan”, ele pondera.

O especialista explica que o eixo cardan tem flanges e cruzetas nas extremidades, sendo que essas últimas necessitam de lubrificação periódica. Elas também se desgastam com o tempo, de modo que é indicada a realização de inspeção periódica para avaliar o seu estado de conservação. “As cruzetas do cardan devem ser substituídas antes da falha”, diz Fontenello. “A operação com cruzetas danificadas pode ocasionar outras avarias no veículo, pois, quando estão em movimento, elas podem bater de um lado para o outro, danificando outras peças que estejam próximas”, completa Fontanello.

Outro tipo de acoplamento na caixa de câmbio consiste na instalação da bomba hidráulica diretamente na tomada de força. Nesse caso, há um encaixe com estrias por dentro da tomada de força, de onde sai um eixo ligado ao motor hidráulico. Em suma, imagine uma tomada de força constituída por um furo, no qual há acoplamento do tipo macho/fêmea. Nesse sistema, ao se parafusar uma carcaça à bomba hidráulica e à caixa da tomada de força, a transferência de movimento ocorre por dentro dos componentes. Esse tipo de acoplamento, estriado e totalmente fechado, é mais silencioso do que os realizados por eixo cardan, pois elimina o ruído em operações como o basculamento da caçamba.

Operação em movimento

As tomadas de força instaladas na caixa de câmbio são as que os especialistas classificam como as mais simples e eficientes para operações com o veículo parado, como o acionamento da lança de um guindauto. Todavia, há operações em que o implemento precisa funcionar com o caminhão em movimento, como o clássico exemplo do caminhão coletor de lixo, ou, no ramo da construção civil, do balão da betoneira. Nesses casos, a tomada de força pode ser acoplada no trem de engrenagem ou diretamente no motor.

No caso do acoplamento no trem de engrenagem, o sincronismo entre as partes baixa e alta do motor é feito com correntes ou engrenagens dependendo do veículo sendo que, nos motores a diesel, o segundo tipo predomina. Dessa forma, o sistema subtrai parte da potência diretamente desse trem de engrenagens para acionar implementos que operem em regime contínuo. “A Scania oferece dois tipos de tomadas de força ligadas direto ao motor: a série ED e a EK”, adianta Emílio Fontanello. “Nas últimas, a rotação é constante, de modo que no momento da partida do veículo a tomada de força já começa a funcionar e mantém a rotação do implemento independentemente da aceleração do motor do caminhão”, ele explica.

Esse tipo de tomada de força é a principal opção para veículos cujo trem de engrenagens fica instalado na frente do motor, tornando impossível fazer o acoplamento nesse ponto. Nesses casos, nos quais a dificuldade de acesso implicaria furar o radiador para realizar a conexão, a tomada é realizada entre o motor e a embreagem. A solução conta com um conjunto de engrenagens instalado no volante do motor – que é uma peça pesada acoplada à embreagem, cuja função é manter o movimento inercial do motor. Por isso, o seu funcionamento independe do funcionamento da embreagem, sendo ideal para operações em movimento contínuo.

Outra forma de tomar força do motor pela parte dianteira é realizando uma passagem (furo) no radiador, algo que os especialistas classificam como uma solução de improviso portanto, com altos riscos de insucesso, uma vez que fere as características originais dos veículos. Entretanto, para alguns gestores de frota, a solução é indispensável no caso de transformar um veículo basculante em caminhão betoneira, por exemplo. Para realizar essa prática, o acoplamento deve ser feito por um eixo cardan e, nos sistemas que têm o acionamento por correia, há adaptações que permitem interligar a polia instalada na frente do motor ao eixo cardan e à bomba hidráulica.

Essa prática, como já foi observado, não é indicada pelas montadoras. Afinal, a abertura de um acesso pelo radiador, para se chegar à parte frontal do motor, amplia riscos de vazamento no sistema de arrefecimento, podendo gerar problemas de superaquecimento no veículo.

Nova solução

De acordo com Fábio Fernandes, a Eaton lançou recentemente a tomada de força HotShift, que constitui a primeira tecnologia acoplada à caixa de câmbio capaz de acionar o implemento com o veículo em movimento. A solução, segundo ele, é indicada para transmissões médias e pesadas em operações realizadas a baixa velocidade (até 30 km/h). “Trata-se da típica operação dos caminhões coletores de lixo”, diz ele.

De acordo com a fabricante, a tomada HotShift consiste num sistema automático de acionamento que não necessita do uso da embreagem do veículo, o que permite o acionamento enquanto o caminhão está em movimento. Isso acontece porque, diferentemente das tomadas de força tradicionais, feitas na caixa de cambio, onde o acoplamento das engrenagens é movido pela engrenagem motora através de garfo de arraste, nessa tecnologia a engrenagem da tomada de força está constantemente acoplada à engrenagem da caixa de câmbio. Tal configuração diminui a necessidade de manutenção por quebra de dentes, geralmente provocada por falha de acoplamento.