O trem de força

Em seu carro, os principais componentes do trem de força são o motor e a transmissão. Em uma minicarregadeira o trem de força consiste de um motor diesel e um conjunto de bombas hidráulicas.

O motor
Por que uma minicarregadeira e uma carregadeira de múltiplos terrenos usam um motor diesel? Pelo mesmo motivo que todos os equipamentos de construção, mineração e agrícolas: os motores diesel são mais eficientes do que os motores a gasolina. Uma minicarregadeira ou uma carregadeira de múltiplos terrenos podem operar por oito ou mais horas todos os dias. Ao longo de um ano, uma diferença de 5 ou 10% na eficiência podem fazer uma diferença real nos custos de combustível.

Apesar de o motor, o sistema de arrefecimento e outros acessórios serem compactados na minicarregadeira, o compartimento do motor é projetado para facilitar a manutenção. Uma porta na parte traseira se abre amplamente e o radiador e o ventilador se inclinam para permitir o fácil acesso ao motor e a todos os itens de manutenção (como os filtros).

Foto cedida por Caterpillar O compartimento do motor se abre amplamente para facilitar o acesso à manutenção

Os motores nas minicarregadeiras e carregadeiras de múltiplos terrenos Caterpillar variam do motor diesel aspirado de 49 hp (37 kW) ao motor diesel turboalimentado de 74 hp (55 kW). Essa potência é transmitida a um conjunto de bombas hidráulicas parafusadas diretamente na saída do motor.

As bombas
Há um total de quatro bombas hidráulicas ligadas ao motor:

• duas bombas de deslocamento variável localizadas em uma única carcaça fornecem energia hidráulica para os dois motores hidráulicos de acionamento;
• uma bomba de deslocamento fixo fornece energia hidráulica para os braços da carregadeira e os acessórios;
• uma bomba de deslocamento fixo de menor capacidade fornece energia hidráulica para a circulação de fluido hidráulico através dos filtros e alimenta a pressão para os controles do piloto.

Foto cedida por Caterpillar A pilha de quatro bombas hidráulicas fixadas ao motor

Essa configuração permite que a minicarregadeira faça bom uso da potência do motor sem nunca deixá-lo morrer. Um motor morre quando a carga sobre ele é maior do que a potência que produz. Em máquinas hidráulicas como essas, a potência que o motor pode produzir tem que ser equilibrada com a potência que o sistema hidráulico utiliza. A quantidade máxima de potência que o motor pode gerar depende da rotação com que ele funciona. Em uma minicarregadeira ou carregadeira de múltiplos terrenos, o motor a plena carga pode produzir sua potência máxima nominal.

Entre as bombas que alimentam as rodas e a bomba que alimenta as ferramentas de trabalho, o sistema hidráulico pode exigir mais potência do motor do que o motor pode gerar. O sistema é projetado desse modo para que o operador possa aplicar a potência total do motor às rodas ou aos implementos em um determinado momento. Na maioria das minicarregadeiras, é preciso que o operador module cuidadosamente os controles para impedir que o motor venha a morrer (o que requer habilidade e prática). Nas minicarregadeiras Caterpillar, o operador não precisa se preocupar com a parada do motor por sobrecarga: a máquina assegura que isto não acontecerá.

A potência usada por uma bomba hidráulica é igual a sua pressão multiplicada pela vazão de seu fluido. Nas máquinas Caterpillar, a bomba do implemento é uma bomba de deslocamento fixo. Neste tipo de bomba, a vazão é determinada pela velocidade (que é igual à rotação do motor) e seu deslocamento (o volume dos cilindros na bomba). Quanto mais rápido uma bomba gira, maior a vazão. A pressão é determinada pelas tarefas que o operador efetua. Por exemplo, a pressão é alta quando o operador remove uma caçamba de terra de uma pilha e é baixa quando ele inclina a caçamba para despejar a carga.

Esta bomba é projetada de modo a não causar a parada do motor quando estiver em sua pressão e vazão máximas. Mas, se as bombas hidráulicas que acionam as rodas estiverem consumindo alguma potência enquanto a bomba do implemento estiver com pressão e vazão máximas, o motor pode morrer. É por isso que as bombas das rodas são bombas de deslocamento variável.

Quando o operador não está usando o implemento, as bombas podem operar com seu deslocamento máximo, utilizando a potência total do motor para acionar as rodas ou esteiras. A velocidade da máquina é determinada pela vazão das bombas, enquanto o torque é determinado pela pressão.

Durante uma operação como o carregamento de uma pilha de terra em um caminhão, o operador usa grande parte da potência do motor para empurrar a máquina contra a pilha. Quando o operador eleva uma carga de caçamba cheia de terra, ele ocupa boa parte da força para retirar a carga da pilha. Se a bomba do implemento fornecesse a pressão e a vazão para essa operação enquanto as bombas de acionamento ainda estivessem consumindo energia, o motor poderia parar.

Quando a minicarregadeira ou a carregadeira de múltiplos terrenos inicia a escavação, as rodas usam mais potência. Então, conforme o operador começa a elevar a caçamba, o sistema hidráulico consome a maior parte da potência do motor para retirar a caçamba da pilha.

Para evitar isso, as máquinas Caterpillar reduzem automaticamente o deslocamento das bombas. Isto impede a parada do motor, embora ainda mantenha torque para as rodas ou esteiras em uma velocidade reduzida.

Agora vamos dar uma olhada nos braços da carregadeira, em que veremos engenharia de primeira.