18 de jun. de 2011

Técnica: rigidez à torção, parte I



É um termo que, de uns dez ou quinze anos para cá, invadiu todas as revistas automotivas e releases feitos pelos fabricantes. Rigidez torsional, rigidez à torção, tanto faz como se escreve – o que importa são os seus benefícios, e o que preocupa é como este fator é incompreendido. Na prática, quanto mais rápido você for nas curvas, mais você vai depender dele, e quanto mais flexível for a estrutura, pior será o comportamento dinâmico.

Mas afinal, o que raios é isso?
Bem, para explicar a parada precisamos ir em partes. Primeiro: você sabia que a geometria da suspensão – particularmente a cambagem – não permanece fixa quando a suspensão se movimenta? Olhando o carro de frente, do curso mínimo (comprimida) ao máximo (esticada) da suspensão, o pneu descreve um arco neste deslocamento; porque a roda está fixa em um ponto distante por um braço – as bandejas. É simples de entender: abra os seus braços como Jesus Cristo. Agora, reze.

Não, na verdade, visualize as suas mãos como os pneus. Deixe os braços retos, como o Cristo Redentor. Erguei  erga os braços sem deslocá-los para frente ou para trás, como num polichinelo. Abaixe os braços em direção às laterais das pernas. Percebeu como suas mãos descrevem a trajetória de um arco? Nos carros, a amplitude e a trajetória destes arcos são determinadas pelo comprimento e posição de fixação dos braços – veja a imagem abaixo. E o que fará os braços moverem para cima e para baixo, bem, são as forças geradas em curvas ou na superação de obstáculos; ora pois…

Agora, imagine a zona que acontece nas curvas: a suspensão de cada canto recebe uma força vertical diferente. Ou seja, nas curvas, cada roda assume um valor de cambagem. Veja a foto de abertura do post, e note como os pneus do lado direito estão indo “para cima” em relação à carroceria, e os do esquerdo, “para baixo”, se afastando do arco de roda. Tudo isso soa um pouco assustador, mas a geometria das suspensões é calculada em conjunto, ou seja, a relação entre a variação de cambagem aqui, lá e acolá é algo previsto e dimensionado.

Com tudo isso, dá pra entender por quê os carros de corrida possuem a cambagem estática calibrada para ficar negativa, ou seja, com o topo dos pneus apontando para dentro (na imagem acima, é a coluninha de baixo). Se o cara conseguiu a calibragem perfeita, nas curvas, quando a carroceria inclina (imagem da direita), a cambagem da roda com maior apoio assume um valor próximo a zero (pouca coisa negativa), utilizando o máximo do pneu e obtendo mais aderência. No topo da imagem, temos um carro com cambagem estática zerada, como em um automóvel de uso comum: nas curvas feitas no limite, veja que a tendência é da cambagem ficar positiva; o que gera forças contrárias às desejadas para obter aderência.
Até aqui tudo bem, não? Agora, vamos pensar em esforços: volte para a foto que abre o post. Veja a seta vermelha. Ela indica a direção da força exercida sobre a estrutura, no ponto de fixação da suspensão dianteira direita. Substitua o Seat por uma folha sulfite, e use o seu dedo para forçar a folha para cima, naquele ponto. A folha dobra – em termos de engenharia, flete.

É isso que acontece quando uma estrutura não é rígida o suficiente e torce. Como ela afeta a dinâmica? Simples: a torção da carroceria entra como uma variável na relação entre as suspensões. Seria como termos quatro equilibristas sobre os vértices de uma mesa quadrada – só que, ao invés dela ser feita de madeira, seria feita de borracha elástica. Pense no caos que vira o trabalho dos equilibristas. A suspensão assume valores de cambagem que não correspondem à realidade, porque estes valores foram induzidos pela torção da estrutura. A inter-relação entre elas fica caótica, desordenada.
O caso dos esportivos ou dos carros modificados é mais delicado. Porque, quanto mais aderente forem os pneus, ou mais rígida for a suspensão; maior e mais direta é a força transmitida à estrutura. E claro, há outro dilema: para absorção de impactos, o monobloco precisa ser flexível em pontos estratégicos, para dissipar de forma progressiva a força do impacto sobre os ocupantes. Mas o mesmo monobloco precisa ser extremamente rígido para lidar com estas forças verticais geradas em curvas e por obstáculos. Engenharia é praticamente alquimia, meu chapa…

Bem, mas como aqui o papo não é só lousa e teoria; no próximo post vamos ver como é que se aprende a detectar a torção de uma estrutura.

Fonte: jalopnik.
Disponível no(a):http://www.jalopnik.com.br

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