Sis Mec V2 C2 Molas

Universidade de Aveiro

Dep. Engenharia Mecânica

2. Molas helicoidais
2.1. Estado de tensão
As molas helicoidais são componentes que conferem um determinado grau de flexibilidade a sistemas mecânicos absorvendo e libertando energia potencial elástica. São geralmente obtidas enrolando de forma helicoidal um arame de secção circular à volta de um mandril.
São características fundamentais das molas o diâmetro do arame d e o diâmetro médio da hélice D (figura 2.1-1). Os valores de d normalizados de 1ª escolha são dados na tabela 2.1-1.
Habitualmente, 0.8 ≤ d ≤ 12.0 mm.

Figura 2.1-1. Mola helicoidal sujeita a uma carga axial e esforços internos nas espiras.

Tabela 2.1-1. Valores de 1ª escolha do diâmetro da espira d (mm).
0.10

0.12

0.16

0.20

0.25

0.30

0.40

0.50

0.60

0.80

1.0

1.2

1.6

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

As molas helicoidais devem estar sujeitas exclusivamente a forças de tração ou a forças de compressão. Isto deve-se principalmente à necessidade de modificar as espiras nas extremidades para transmissão da carga, como veremos nos capítulos 2.3 e 2.4. Quando sujeita a uma carga axial F de tração ou de compressão, os esforços internos numa secção consistem num esforço de corte transversal F e num momento torçor Mt = FD/2. A secção

1

Universidade de Aveiro

Dep. Engenharia Mecânica

está portanto apenas sob tensões de corte e há que sobrepor as tensões de corte transversal com as tensões de torção (figura 2.1-2). Admitindo corte transversal uniforme na secção, a tensão de corte máxima ocorre na superfície interna é dada por

τ max =

M td F
+
2J A

(2.1-1)

onde A é a área da secção e J o 2º momento polar de área. Substituindo o valor de Mt e sabendo que A = πd2/4 e J = πd4/32 para secções circulares, obtemos

τ max =

8 FD 4 F
+
π d3 π d2

(2.1-2)

Figura 2.1-2. Distribuições de tensões: a) de corte transversal; b) de torção; c) total; d) total corrigida para o efeito da curvatura.

Definimos agora o índice de