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Os tipos de correias de transmissão que mais cresceram nos últimos anos foram as correias em V de borda cortada, as correias multirranhuradas (Figura 2) e as correias sincronizadas (Figura 3). As correias em V de borda cortada apresentam maior eficiência de transmissão, elevada capacidade de transmissão de potência, longa vida útil e maiores economias de energia, comparadas às correias em V revestidas. Além dos benefícios das correias em V de borda cortada, as correias multirranhuradas também possuem a flexibilidade das correias planas, altas relações de transmissão e elevada capacidade de operação em altas velocidades. As transmissões por correia sincronizada combinam características das transmissões por correia, por corrente e por engrenagem. Como resultado, essas correias estão encontrando um número cada vez maior de aplicações, sendo essa uma tendência que continuará a orientar o desenvolvimento futuro das correias de transmissão.
Os processos de produção e os equipamentos de fabricação das modernas correias em V, correias poli-V e correias sincronizadoras são fundamentalmente semelhantes, diferindo apenas em alguns procedimentos específicos e etapas adicionais de acabamento. A fabricação envolve os processos de componentes (extrusão de folhas, emenda de folhas carregadas com fibras curtas, costura de tecido elástico de nylon, corte de tecido), montagem, vulcanização, retificação, corte e inspeções de qualidade (aspecto visual, dimensões e desempenho).
2.1 Construção
As máquinas de construção de tambor simples normalmente produzem correias em V de borda cortada, correias multirranhuradas e correias síncronas. Para eliminar o efeito de torção do fio de tração nas correias síncronas, são necessários dois sistemas independentes de tensão para aplicar simultaneamente fios com sentidos opostos de torção (ou seja, torções "S" e "Z"). Vários fabricantes chineses, nos primeiros anos, importaram máquinas de construção da empresa alemã SCHOLZ. Naquela época, tinham tendência a adquirir máquinas de construção multifuncionais (máquinas universais), devido a fatores relacionados ao investimento. Essas máquinas são adequadas para a fabricação de correias em V revestidas, correias em V de borda cortada, correias multirranhuradas e correias síncronas, bem como para o corte de capas protetoras e o desbaste da face posterior de correias síncronas, e correias em V de ponta e correias síncronas. A máquina possui um acionamento principal, tambor de construção, tambor de corte, unidade de corte, unidade de retificação, contra-ponta, desenrolador de quatro estações (fita) e unidade de aplicação de cordoalhas, desenrolador de cordoalhas de duas estações, além de um sistema de controle elétrico.
Mediante a integração ou diferenciação de algumas funções da máquina multifuncional de construção de correias em V, foram desenvolvidos equipamentos especializados, incluindo máquinas de retificação/corte com funções de corte e retificação posterior, bem como máquinas de construção monofuncionais, máquinas de corte e máquinas de retificação posterior. Essas máquinas possuem estrutura idêntica; basicamente, mantêm os componentes funcionais necessários e eliminam os desnecessários da máquina multifuncional de construção de correias em V.
Na China, a empresa Qingdao Yilida não é a única que assumiu e cumpriu com sucesso o projeto nacional de ciência e tecnologia conhecido como Plano Quinquenal Nove, mas outros fabricantes também produzem máquinas para a fabricação de correias em V de alta tecnologia, correias poli-V e correias sincronizadoras. Essas máquinas possuem princípios operacionais bastante semelhantes, e seus produtos são simples ou sofisticados conforme o nível de exigência do usuário.
2.2 Vulcanização
Correias em V de borda cortada, correias sincronizadoras e correias poli-V são vulcanizadas da mesma forma que as correias em V revestidas, utilizando autoclaves de vulcanização, podendo todas ser vulcanizadas em autoclaves verticais de vulcanização com manga de borracha. De acordo com o método de pressurização, existem dois tipos de autoclaves com manga de borracha: aquecimento a vapor com pressurização e aquecimento a vapor com pressurização hidráulica. Atualmente, tanto as autoclaves importadas quanto as autoclaves nacionais do tipo DLT são do tipo aquecimento a vapor com pressurização. Elas utilizam controle PID (Proporcional, Integral e Derivativo), oferecem alta precisão no controle de temperatura, alta eficiência produtiva e alta qualidade dos produtos, mas exigem uma caldeira de vapor de média ou alta pressão.
2.3 Corte de Correias em V de Borda Cortada
2.3.1 Corte com Tambor Único
No corte de tambor único, utiliza-se uma máquina de corte de tambor único, incluindo a máquina multifuncional de fabricação de correias em V descrita acima. Antes disso, deve-se cortar uma manga protetora de corte sobre um tambor expansível e usiná-la até obter uma forma circular perfeita. A manga foi cortada em correias em V individuais com bordas cortadas por duas facas circulares de disco. A seção transversal da correia é homogênea e a capacidade de produção é elevada. Contudo, o custo do tambor expansível é elevado, e a operação de aplicação da manga protetora é trabalhosa e demorada.
2.3.2 Corte de Tambor Duplo
No corte de tambor duplo, utiliza-se uma máquina de corte de tambor duplo para cortar a manga da correia vulcanizada em correias individuais, com base nos padrões de largura e ângulo. Este processo foi inicialmente inventado pela Berstorff, na Alemanha. Várias fábricas chinesas, como as de Xangai e Kaifeng, têm importado sucessivamente esse tipo de máquina da Alemanha. Esse equipamento foi desenvolvido por empresas nacionais, tais como Qingdao Yilida, Qingdao Moson e Shaoxing Junma. A máquina de corte de tambor duplo é composta por um acionamento principal, tambor de corte, tambor de tensão, dispositivo de corte e sistema de controle. Correias com circunferência interna entre 680 mm e 3000 mm podem ser cortadas mediante o controle da distância entre o tambor de tensão e o tambor de corte. A máquina de corte de tambor duplo não exige tambor expansor nem manga protetora de corte, o que reduz o investimento em equipamentos. Contudo, apresenta menor precisão de corte, sendo necessário medir o comprimento e retificar as correias cortadas.
2.4 Retificação de Correias Multicanal
A manga da correia multi-estriada vulcanizada é moldada na superfície estriada utilizando uma retificadora de correias multi-estriadas. As máquinas podem ser classificadas como retificadoras de correias multi-estriadas individuais ou retificadoras de mangas completas multi-estriadas, conforme o modo de processamento.
2.4.1 Retificação de Correias Multi-estriadas Individuais
A retificadora de correias multi-estriadas individuais é uma máquina composta por uma unidade de retificação, uma polia motriz, uma polia tensora e um sistema de controle elétrico. A correia em bruto é cortada na largura necessária, montada ao redor da polia motriz e tensionada pela polia tensora; a correia é então retificada pela rotação em alta velocidade de uma roda abrasiva com perfil especial. A máquina pode ser utilizada para retificar as estrias de correias multi-estriadas dos tipos PJ, PK e PL, com circunferência entre 600 mm e 2500 mm e largura inferior a 30 mm, numa velocidade linear de retificação de 30 m/s.
2.4.2 Retificação de Mangas Completas Multi-estriadas
O princípio da máquina de retificação de correia multi-ranhurada de manga inteira é o seguinte: A manga vulcanizada da correia, juntamente com seu molde, é fixada ao eixo principal da máquina de retificação e gira junto com ele. Quando uma seção já foi retificada, a unidade de retificação é deslocada transversalmente por uma distância específica para prosseguir com a retificação da próxima seção, até que toda a manga da correia tenha sido retificada. A máquina de retificação de correia multi-ranhurada é uma máquina de manga inteira que apresenta maior eficiência na produção e maior precisão dimensional em seus produtos do que a máquina de correia única. No entanto, exige maior precisão nos equipamentos, moldes e sistemas de controle, exigindo, portanto, um investimento maior em equipamentos. Essa máquina também pode ser utilizada para retificar o verso de correias sincronizadoras.
3. Inspeção
A inspeção geral da correia de transmissão inclui os aspectos relativos à aparência externa (dimensões da seção transversal, comprimento), propriedades físicas e mecânicas, bem como desempenho dinâmico (potência de transmissão e vida útil sob fadiga).
3.1 Medição do Comprimento
Desde a reforma e abertura da China, as normas chinesas para correias de transmissão foram sucessivamente revisadas e elaboradas com base nas normas internacionais e europeias/americanas. O comprimento das correias de transmissão é regulado segundo o sistema de referência e o sistema efetivo, em vez do sistema de circunferência interna, que havia sido adotado na China por várias décadas. Portanto, são necessários equipamentos especializados para medição de comprimento. A partir de meados da década de 1980, a máquina de ensaio de comprimento de correias em V para automóveis foi projetada pelo Instituto de Pesquisa e Projeto Aeronáutico de Xangai, visando à formulação da norma sobre as dimensões das correias em V para automóveis. A máquina de ensaio de comprimento de correias em V tornou-se um equipamento obrigatório para os fabricantes após a entrada em vigor da nova norma para correias em V na China.
As máquinas de ensaio de comprimento de correias sincronizadas exigem um desempenho mais preciso e normalmente adotam o método de medição relativa. A Fábrica de Borracha de Wuxi importou uma máquina de ensaio de comprimento de correias sincronizadas da SCHOLZ, na Alemanha. A SEU e a QINGDAO MOSON também projetam tais máquinas de ensaio.
3.2 Vida útil à fadiga
Os ensaios de vida útil sob fadiga podem ser classificados em métodos sem torque e com torque; o primeiro é conhecido como ensaio de flexão. Foi desenvolvido um ensaio sem torque para atender ao novo padrão chinês para correias em V (GB1174-96). Durante o ensaio, a correia não transmite potência, não ocorre deslizamento relativo entre suas faces interna e externa e a polia, e sua tensão interna não varia com a rotação da polia. Esse ensaio simula apenas a flexão da correia ao passar sobre uma polia, contando o número de ciclos de flexão e medindo a elongação. Normalmente, esse ensaio leva de 5 a 7 dias para ser concluído, podendo-se acelerar a taxa de desgaste reduzindo-se o diâmetro da polia ou a tensão inicial. Esse método apresenta baixa correlação com as condições reais de operação de correias de transmissão e é mais adequado para controle de qualidade.
Os métodos com torque permitem uma avaliação abrangente e relativamente precisa da qualidade da correia de transmissão em um curto período de tempo. Máquinas estrangeiras de ensaio de vida útil à fadiga de correias em V para automóveis são importadas para a China pelos fabricantes de Guiyang, Wuxi e Kaifeng. As máquinas de ensaio de vida útil à fadiga de correias em V para automóveis utilizadas pela antiga Fábrica N.º 2 de Produtos de Borracha de Xangai haviam sido projetadas, por algum tempo, pelo Instituto de Tecnologia de Harbin. Uma máquina de ensaio de vida útil à fadiga de correias automotivas poli-estriadas é importada pelo fabricante de Wuxi, que também possui desempenho de ensaio de vida útil à fadiga em alta temperatura.
As máquinas de ensaio de vida útil à fadiga de correias assíncronas para automóveis são utilizadas com menor frequência na China. Wang Jiemin projetou a máquina de ensaio de vida útil à fadiga de correias assíncronas para automóveis para a Fábrica Liaoyang Jidai, com base na patente "dispositivo dinâmico multifuncional para ensaio de desempenho de correias de transmissão" (número do pedido de patente: 99258441), adaptada à norma GB/T18183-2000 (equivalente à ISO10917:1995) "Método de ensaio da vida útil à fadiga de correias assíncronas para automóveis". Ela permite realizar o ensaio de vida útil à fadiga com pulverização de água em alta temperatura.
À medida que o mercado automotivo chinês continua a se expandir e o desempenho dos veículos melhora significativamente, os requisitos quanto ao desempenho das correias assíncronas para automóveis tornam-se cada vez mais rigorosos. Portanto, acelerar o desenvolvimento, a produção e a disseminação de máquinas de ensaio de vida útil à fadiga de correias assíncronas para automóveis na China é uma tarefa de grande importância.
4. Perspectivas
Situação e Perspectivas dos Equipamentos para Fabricação de Correias de Transmissão na China (2005)
Embora a fabricação de correias de transmissão tenha sido amplamente impulsionada ao longo dos anos por importações, imitação, assimilação e desenvolvimento independente — o que reflete, em certa medida, o nível atual de desenvolvimento da indústria doméstica de correias de transmissão — ainda existe uma lacuna em comparação com os fabricantes estrangeiros. As principais manifestações são:
(1) O nível de fabricação de correias de transmissão dentro do setor apresenta diferenças desiguais; os equipamentos são rudimentares e os produtos de baixa qualidade prejudicam gravemente o desenvolvimento saudável do mercado de correias de transmissão, especialmente a promoção e aplicação de novas correias.
(2) Os equipamentos de fabricação nacionais ainda apresentam lacunas, em comparação com os equipamentos utilizados por fabricantes estrangeiros, no que diz respeito à precisão, ao nível de automatização, à integração mecatrônica e à adoção de novas técnicas.
(3) Equipamentos de fabricação de certos tipos de correias de transmissão não são produzidos pela indústria nacional: equipamentos de fabricação e tecnologia de processo para correias moldadas poli-estriadas, correias de transmissão dentadas bidirecionais, correias de transmissão por injeção com ligação por reação, correias de transmissão reforçadas com fibras curtas, correias de transmissão dentadas helicoidais (ou em espiga) e correias para CVT.
(4) Praticamente nenhuma Propriedade Intelectual independente em alguns aspectos. Empresas estrangeiras avançadas de fabricação detêm patentes próprias sobre tecnologia e equipamentos. Desde que a China aderiu à OMC e intensificou a proteção da Propriedade Intelectual, o desenvolvimento sustentável e a competitividade internacional da indústria chinesa de correias de transmissão ficaram grandemente limitados.
(5) Métodos antigos de ensaio e inspeção. Grandes fabricantes estrangeiros concentram-se em pesquisa e desenvolvimento no que diz respeito ao desempenho e ao controle de qualidade; alguns já alcançaram ensaios online automáticos. Grandes empresas estrangeiras possuem mais de cem tipos de máquinas de ensaio dinâmico, utilizadas para ensaios integrados sob múltiplos ângulos, cada uma empregando seu próprio método de ensaio. Contudo, entre os fabricantes nacionais limitados, há apenas uma ou duas máquinas de ensaio de vida útil por fadiga, a maioria das quais já está inoperante.
Considerando todos os fatos mencionados acima, o autor acredita que a tendência futura de desenvolvimento da fabricação de equipamentos para correias de transmissão deve ser:
(1) Aperfeiçoar ainda mais a precisão, a confiabilidade e o nível de automatização dos equipamentos de fabricação atuais, utilizando novas técnicas computacionais para viabilizar a interação homem-máquina.
(2) Desenvolver com urgência equipamentos nacionais de fabricação, tais como máquinas para correias moldadas multi-ranhuradas, prensas rotativas de vulcanização para correias em V e equipamentos de fabricação de correias dentadas bidirecionais.
(3) Fortalecer a pesquisa e o desenvolvimento de novas técnicas e equipamentos, como correias de transmissão por injeção com ligação reativa, correias de transmissão reforçadas com fibras curtas, correias de transmissão dentadas helicoidais (em espiga), correias em V de elastômero termoplástico e correias para CVT.
(4) Nacionalizar os equipamentos de ensaio, melhorar a confiabilidade das máquinas de ensaio, especialmente promovendo a máquina de ensaio de correias multi-ranhuradas em alta temperatura, a máquina de ensaio de vida útil por fadiga de correias assíncronas para automóveis com pulverização de água em alta temperatura e a máquina de ensaio de vida útil por fadiga de correias para CVT de motocicletas.
(5) Os fabricantes cujas condições forem adequadas devem desenvolver ativamente sua própria tecnologia e equipamentos de produção.