Dimensionamento de Molas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI

ELEMENTOS DE MÁQUINA I

DIMENSIONAMENTO DE MOLAS

Sidney Furtado

SÃO JOÃO DEL REI
Dezembro, 2014

1. INTRODUÇÃO:

Entende-se por mola uma peça que possui flexibilidade elástica relativamente alta, isto é, que apresenta grandes deformações quando solicitada. Uma mola quando em seu estado natural, posição de equilíbrio, não possui deformação e assim a força exercida pela mesma é igual a zero. Basta haver uma deformação da mola para que surja uma força continua, denominada força recuperadora ou restauradora que se opõe ao deslocamento da massa que a ela está ligada e armazena energia potencial elástica.
As molas são usadas em máquinas com a função de exercer forças, proporcionar flexibilidade e para armazenar ou absorver energia. As molas podem ser classificadas como mola de fio ou molas planas. As molas de fio incluem molas helicoidais, que são feitas para resistir as cargas de tração, compressão ou torção. Entre as molas planas estão os feixes de mola de suspensão, molas em lâminas, molas elípticas, molas espirais e molas cônicas.

2. Tensão em Molas Helicoidais:

2.1.Tensão de Cisalhamento

𝝉 = 𝑲𝒘

𝟖𝑭 ∙ 𝒅𝒎
𝟖𝑭 ∙ 𝑪
= 𝑲𝒘
𝟑
𝝅𝒅𝒂
𝝅 ∙ 𝒅𝟐𝒂
Equação 1.1

Onde:
𝜏 = Tensão de cisalhamento no material da mola
F = Carga axial atuante
𝑑𝑚 = diâmetro médio da mola
C = índice de curvatura = 𝑑𝑚⁄𝑑𝑎
Kw = fator de Wahl
𝑑𝑎 = diâmetro do arame
𝑲𝒘 =

𝟒𝑪 − 𝟏 𝟎. 𝟔𝟏𝟓
+
𝟒𝑪 − 𝟒
𝑪
Equação 1.2

A inclinação da espira juntamente com sua curvatura aumenta a tensão de cisalhamento. Para tornar mínimo o efeito da curvatura, são adotados, para cálculo, os seguintes valores para C:
- Molas de uso industrial comum 8 a 10
- Molas de válvulas e embreagens 5 (valor comum)
- Casos extremos 3
No fator Wahl, o termo
0.615
𝐶

4𝐶−1
4𝐶−4

, leva o aumento de tensão devido à curvatura e

corrige o esforço cortante.

Podemos escrever o fator de Wahl: