Tensão de pernos e porcas e aparafusamento controlado

Manter a tensão

Vejamos as tensões que afectam uma roda e os seus pernos. Queremos saber como as rodas são fixadas e como prolongar a vida útil dessas rodas e dos seus pernos.

É relativamente simples aparafusar um objeto que nunca se vai mover. Determina-se a pressão (tensão) a aplicar ao objeto, aparafusa-o a essa tensão e já está. O objeto permanece no lugar. Aparafusar rodas, no entanto, é mais complicado. As rodas movem-se - começam, giram e param. Suportam diferentes cargas e deslocam-se a várias velocidades. À medida que um camião percorre a estrada e uma roda roda, a carga (tensão) colocada em cada perno muda drasticamente. Os pernos sofrem diferentes cargas (em curva, de tração, normais), por vezes individualmente e outras vezes coletivamente. Se uma destas cargas aplicar uma pressão num perno que seja superior à quantidade de tensão aplicada no perno, haverá um alongamento momentâneo do perno. Qualquer alongamento do perno, para além do ponto em que foi tensionado, causará um breve relaxamento desse perno. E o resultado de qualquer relaxamento é uma perda de pré-carga. A maioria dos problemas dos pernos é causada por uma redução ou perda de pré-carga.

Aparafusamento controlado

A instalação correta é essencial para preservar a vida e a utilidade de uma roda. Isto requer um aparafusamento controlado, com uma ferramenta de binário superior. Sabemos que um perno continuará a funcionar como foi concebido desde que as forças que actuam sobre ele não excedam a tensão que lhe é aplicada. É aqui que o aparafusamento controlado se torna tão importante. Se todos os pernos tiverem a mesma quantidade de tensão, podem reagir da mesma forma ao longo dos ciclos da roda. A tensão desejada deve ser de cerca de 70% da capacidade do perno. Pretende-se que esteja neste intervalo porque existe um fator de segurança incorporado (Nota: Com a nossa compreensão do binário e da tensão, sabemos que o fator de fricção pode variar tanto que temos de ter um fator de segurança, ou perderemos pernos constantemente).

"Uma instalação correta é essencial para preservar a vida e a utilidade de uma roda."

Por exemplo, vamos assumir que 1000 ft./lbs. de binário darão a um fixador a tensão correta. Se todos os pernos tiverem a mesma tensão e as forças externas não excederem essa tensão, então não haverá qualquer perda de pré-carga. Se houver pernos que não atinjam a tensão pretendida, haverá problemas. Se houver um esforço exterior que ultrapasse a tensão nos pernos # 1, 4, 5 e 6, estes perderão a pré-carga. Quando perdem a pré-carga, os quatro pernos restantes são obrigados a compensar a folga. Nada está a funcionar como foi concebido. A utilização de uma ferramenta de binário e a compreensão da tensão ajudarão a evitar este problema.

Retorques

Infelizmente, a teoria difere muitas vezes da realidade. Para teorizar, é necessário assumir alguns factores como constantes. Mas no terreno, tudo pode correr mal. Afirmámos que quando se atinge e mantém a tensão correta, o fixador aguenta. Isto é verdade, mas manter a tensão não é tão fácil como parece. No terreno, é necessário voltar a aplicar o torque, e por vezes mais do que uma vez. A perda de tensão tem um efeito de bola de neve, se um perno perder a sua tensão, os outros à volta assumirão a pressão desse perno. Normalmente, isto faz com que esses pernos percam também a sua tensão. Isto continua até as rodas ficarem soltas e poderem sofrer mais danos. Nas jantes, esta perda de tensão pode levar a danos na calha e no cone da face do cubo, bem como ao corte da haste da válvula devido à rotação da jante. A reparação destes problemas pode ser dispendiosa, mas pode ser evitada através de um novo aperto. O reaperto ajuda a garantir sempre a tensão correta e permite que as juntas fixadas "assentem".

Eis um exemplo de como a Fording River Coal consegue atingir as tensões de fixação pretendidas. Nick Sutton explicou os esforços a que se dedicam. Incluímos aqui os seus passos para demonstrar como é crítico chegar à tensão correta. Este processo não é necessário em todas as aplicações, mas os passos indicam como chegar a uma tensão correta e depois mantê-la.

Novas rodas

1. Apertar as rodas na loja de pneus e depois conduzir até ao local onde o camião vai ser utilizado. Esta deslocação dura normalmente entre 15 e 40 minutos.
2. Voltar a apertar no local. 
3. O camião transporta então duas cargas.
4. Voltar a apertar uma segunda vez. Nesta altura, se a tensão tiver sido mantida, o camião funcionará durante doze horas. Se a tensão não tiver sido mantida, repetir a operação a partir do passo 2. 

Rodas

Este processo é normalmente muito mais rápido nos camiões que utilizam uma roda em vez de uma jante. Geralmente, quando se utiliza uma roda, nenhum dos passos terá de ser repetido. Se forem necessárias novas verificações, o Sr. Sutton conclui que deve ter havido um problema na instalação ou numa das novas verificações. Os pernos podem ter sido excessivamente apertados e depois cederam durante um dos passos. 

Jantes

O Sr. Sutton constatou que a instalação de uma jante exige geralmente a repetição de alguns dos passos. Isto pode ser explicado de forma simples. Na instalação de uma roda, existem cinco componentes: cubo, perno, disco de roda, porca e anilha. A instalação de uma jante tem sete componentes: cubo, perno, jante, banda espaçadora, jante, grampo e porca. Com o aumento do número de componentes, a margem de erro aumenta. O fixador pode atingir a tensão desejada, mas se um desses sete componentes se deslocar durante uma carga, a pré-carga desse fixador perder-se-á. Um fixador que perca a sua pré-carga tem o efeito de bola de neve de que falámos anteriormente. É por esta razão que pode ser necessário um maior número de retorques quando são utilizadas jantes em vez de rodas.

O processo descrito pode parecer um esforço extra, mas é o que a Fording River Coal descobriu ser necessário para manter os seus camiões a funcionar. Além disso, poupa dinheiro ao reduzir os danos e o tempo de inatividade.