Engenharia mecânica

Páginas: 9 (2153 palavras) Publicado: 11 de abril de 2011
3. REFERENCIA TEÓRICO
3.1. Definição de molas
Pode-se definir mola com sendo um único elemento ou uma associação de elementos capaz de assumir notáveis deformações elásticas quando submetida a forças ou momentos, em condições de armazenar energia potencial elástica.
As molas são utilizadas nas máquinas para exercer força (como por exemplo, molas de atuação de válvulas de motores de explosão emolas de balanças), para fornecer flexibilidade (como por exemplo, molas de uniões flexíveis de veios e molas dos discos das embreagens de automóveis) e para armazenar ou absorver energia (como por exemplo, molas de mecanismos de relógio e molas de suspensões de máquinas ou de veículos) [3, 4].
Uma mola é geralmente considerada, para efeitos de cálculo, sem massa nem amortecimento. Esta éconsiderada linear elástica quando a sua deformação é diretamente proporcional à força que a provocou, ou seja, obedece à lei de Hooke:
F = k δ (Eq. 1)
sendo k a rigidez ou constante elástica da mola, F a força aplicada na mola e δ a variação de comprimento entre as extremidades sofridas pela mola. Este último é igual à diferença entre os deslocamentos das extremidades (ver figura 2).
δ = y = y2 –y1 (Eq. 2)


Figura 2: Esquema de forças e deslocamentos numa mola [5].

3.1.1 Tipos de molas
Existem diversos tipos de molas, sendo as mais comumente encontradas em aplicações mecânicas as helicoidais que apresentam secção transversal circular. A necessidade desta diversidade de molas deriva do fato de existirem aplicações com constrangimentos particulares, como sendo o espaço útilpara a utilização da mola e de especificações próprias dos projetos, como por exemplo, a necessidade de utilizar uma mola com a constante de elasticidade variável [6]. Nas figuras 5, 6, 7, 8 e 9 apresentam-se alguns tipos de mola.

Figura 5: Molas helicoidais: (a) de tração, (b) de compressão e (c) de torção [6].


Figura 6: Molas espirais: (a) espiral [3] e (b) de voluta [4].


Figura 7:Molas planas: (a) lâmina [4] e (b) lâminas múltiplas [7, 8].

Figura 8: Molas de anel ou “Belleville”: (a) em série e (b) em paralelo [4].

Figura 9: a) Mola hidráulica e b) mola pneumática.

3.1.2. Conceito
Existem 2 tipos de solicitações mecânicas básicas : tração e compressão.
A compressão é um estado de tensões puro e numa linguagem simples, isto significa que o material ou estácomprimido ou não está!
Já o estado de tração pode ter origem em diversos tipos de esforços:
• tração pura
• flexão
• torção
• flambagem
As molas helicoidais trabalham basicamente sujeitas à torção e com alguns esforços adicionais de flexão, como será visto mais adiante. Portanto podemos afirmar que uma mola helicoidal é uma barra de torção enrolada sobre um eixo imaginário e as figuras abaixonos ajudam a entender e aceitar esta afirmação.

3.1.3. Como funciona a mola
Para entendermos como funciona uma mola devemos entender inicialmente a Lei de Hooke e os conceitos de elasticidade e plasticidade.

Fig. 3.2.1 - Diagrama de Hooke: Tensão x deformação

O diagrama acima ilustra genericamente a aplicação de esforços num corpo de prova em aço. Até o ponto denominado “limite deproporcionalidade” ou “limite elástico”, as deformações são proporcionais às tensões aplicadas e se cessarmos a aplicação do esforço, o corpo de prova retorna ao seu estado inicial.
Após o limite elástico, a deformação aumenta de modo não proporcional e cessando a aplicação do esforço o corpo já não retorna ao seu estado inicial.
Após o limite de escoamento, o material entra no “regime plástico”,isto significa que pode ser deformado de forma definitiva.
Molas são elementos essencialmente elásticos, ou seja, trabalham absorvendo energia e a devolvendo quando cessa a aplicação da força.
3.1.4. Constante elástica
A constante elástica é realmente o CPF ou RG da mola, é ela que determina a relação entre a carga aplicada e a deformação. A propósito, não custa nada aprendermos que “rate” é uma...
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