Importância e Aplicações das Molas em Engenharia

Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Introdução Ao longo da historia a mola sempre exerceu um importante papel no desenvolvimento de equipamentos que sofrem força A mola esta presente desde de uma simples caneta até em naves aeroespaciais existe uma diversificada gama de formatos e composição Por definição mola é um objeto e com que se dá impulso ou resistência a qualquer peça para imprimir movimentos amortecer embates prender um objeto destinada a reagir depois de haver sido dobrada vergada distendida ou comprimida a partir desta definição podemos notar a importância de tal peça para a sociedade Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS São elementos que ligam peças permitindo que essas se movimentem sem sofrerem alterações Os elementos elásticos sofrem deformação elástica sob ação de uma força As uniões elásticas são usadas para amortecer choques armazenamento de energia distribuição de cargas reduzir ou absorver vibrações e para tornar possível o retorno de um componente mecânico à sua posição primitiva Usados em estofamentos fechaduras válvulas de descarga suspensão de automóvel relógios brinquedos Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento Armazenamento de energia Nesse caso as molas são utilizadas para acionar mecanismos de relógios de brinquedos de retrocesso das válvulas de descarga e aparelhos de controle Amortecimento de choques As molas amortecem choques em suspensão e párachoques de veículos em acoplamento de eixos e na proteção de instrumentos delicados ou sensíveis MOLAS Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS FLECHA É a deformação sofrida pela mola sob a ação de uma determinada força medida na direção da própria força Tal conceito pode estenderse também a um elemento elástico sujeito a um binário neste caso a força é substituída por um momento aplicado e a deformação retilínea pelo deslocamento angular Dois fatores determinam a quantidade de energia que um arco pode armazenar O primeiro é sua força de puxada do arco a quantidade de força necessária para armar o arco A força de puxada de um arco aumenta conforme você vai puxando a corda O segundo fator é a distância de puxada a distância entre a posição da corda quando relaxada e a posição quando está armada A quantidade total de energia que um arco pode criar é aproximadamente igual à metade do produto de sua força de puxada pela distância de puxada Ou seja a força geral de um arco depende do quão difícil é puxar sua corda e do quanto você consegue puxar essa corda para trás Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Flexibilidade É a capacidade de um determinado material se tornar flexível que se pode dobrar curvar etc Teoria Física das Molas Na física clássica uma mola pode ser vista como um dispositivo que armazene a energia potencial esticando as ligações entre os átomos de um material elástico Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS A lei de Hooke da elasticidade Indica que a extensão de uma haste elástica seu comprimento distendido menos seu comprimento relaxado é linear proporcional á sua tensão e á força usada para esticála AÇO Fe C ALUNIIO AL Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS A lei de Hooke da elasticidade Indica que a extensão de uma haste elástica seu comprimento distendido menos seu comprimento relaxado é linear proporcional á sua tensão e á força usada para esticála Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Classificação Podem ser classificadas quanto a forma Helicoidais Plana ao esforço Tração Compressão Torção Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Helicoidal Fabricadas em barra de aço enrolado em forma de hélice Normalmente enrolada a direita Podem ser de tração compressão e torção Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Molas de tração São molas com a forma helicoidal em que as suas voltas são encostadas e que normalmente apresentam argolas nas extremidades Podem ser paralelas cónicas A mola helicoidal de tração possui ganchos nas extremidades além das espiras Os ganchos são também chamados de olhais Para a mola helicoidal de tração desempenhar sua função deve ser esticada aumentando seu comprimento Em estado de repouso ela volta ao seu comprimento normal Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Composição da mola de tração As molas de tração são compostas dos seguintes componentes Analise agora as características da mola helicoidal de tração De diâmetro externo Di diâmetro interno d diâmetro da seção do arame p passo nº número de espiras da mola h altura das espiras Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Molas de Compressão A mola helicoidal de compressão é formada por espirais Quando esta mola é comprimida por alguma força o espaço entre as espiras diminui tornando menor o comprimento da mola De diâmetro externo Di diâmetro interno H comprimento da mola d diâmetro da seção do arame p passo da mola nº número de espiras da mola Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Mola de compressão cônica dm diâmetro menor Dm diâmetro Maior H comprimento da mola d diâmetro da seção do arame p passo da mola nº número de espiras da mola Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Molas de torção São molas fabricadas para fazer força à torção quase sempre trabalhando em torno de um eixo e as suas hastes podem ser direitas ou curvas As molas de torção podem ser simples ou duplas Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Molas de torção São molas fabricadas para fazer força à torção quase sempre trabalhando em torno de um eixo e as suas hastes podem ser direitas ou curvas As molas de torção podem ser simples ou duplas De Diâmetro externo da mola Di Diâmetro interno da mola H comprimento da mola d diâmetro da seção do arame p passo nº número de espiras r comprimento do braço de alavanca a ângulo entre as pontas da mola Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais No dimensionamento de uma mola em geral tem que atender aos seguintes fatores Permitir alojar a mola no espaço disponível Satisfazer os requisitos de rigidez Enquadrar os valores do deslocamento e da força máximos aos valores impostos pelo projeto Satisfazer a condição de resistência quer em condições estáticas quer em fadiga Verificar que não há riscos de instabilidade no caso de molas comprimidas Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Estática J A T T Torque J MOMENTO DE INÉRCIA F Força aplicada D Diâmetro externo A área r raio Tal Tensão máxima d diâmetro externo Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Ao introduzirmos o conceito do índice de curvatura O fator C definido por Ks é um fator de amplificação das tensões de Cisalhamento dado por Ks Notas Um bom projeto prevê um índice de curvatura entre 4 e 12 A equação envolvendo Ks deve ser utilizada apenas para carregamentos estáticos Dimensionamento das molas helicoidais cargas Estática Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS A tensão para carregamento estático pode ser calculada por Ks Ks Dimensionamento das molas helicoidais cargas Estática Ks é chamado fator de correção de Wahl Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Efeito da curvatura e cargas dinâmicas Superposição de tensões em molas helicoidais a Tensão devida à torção pura b tensão devida à força cortante c tensão resultante devida à torção e ao cortante d tensão resultante devida à torção ao cortante e ao efeito da curvatura Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Efeito da curvatura e cargas dinâmicas Wahl foi um dos primeiros pesquisadores a estudar o efeito do cisalhamento transversal conjuntamente aos efeitos da curvatura da mola propondo a utilização de um fator fator de Wahl em substituição ao fator de cisalhamento direto Ks Assim Kw Kw Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Kw Notas O primeiro termo corresponde a um fator de concentração de tensões O segundo termo é equivalente ao fator de correção de cisalhamento Ks Para cargas dinâmicas propõemse a utilização da equação geral corrigida pelo fator de Wahl Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Diâmetro médio entre o maior e o menor Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Molas Parafusos de fixação e Parafusos de movimento MOLAS Dimensionamento das molas helicoidais cargas Dinâmica Constante Elástica da Mola K F K