mecânica 1
CAPÍTULO 3
P = carga axial D = diâmetro médio da mola d = diâmetro do fio da mola a = ângulo de hélice p = passo da mola R = raio médio da mola m = folga entre fios da mola
Costuma-se adotar para molas de flexão o ângulo de hélice (a), entre 6° e 10°: 6° ≤ α ≤ 10°
Portanto, tgα =
p p . = 2πR π ⋅ D
Essa análise considera as extremidades da mola em esquadro e esmerilhadas.
Figura 3.88 P
Dimensões principais e nomenclatura para mola helicoidal.
3.12.2 Tensões em molas cilíndricas helicoidais P
d
p
A figura 3.90 mostra uma mola cilíndrica helicoidal sujeita a compressão, de fio de seção circular, carregada por uma força axial P. Vamos imaginar que cortássemos a mola na seção transversal A e mantivéssemos os esforços que a parte removida exercia antes do corte. Na seção, teríamos os seguintes esforços internos solicitantes:
α
2πr
µ
D
N = P ⋅ senα
As molas normalmente são montadas de modo que fiquem ligeiramente comprimidas, ou seja, possuem um carregamento inicial, indicado como Pi na figura 3.89. Em qualquer circunstância para a qual a mola foi projetada deverá existir uma folga mínima (m0), de modo que, para uma carga P maior que Pi, os fios de hélice não se toquem.
Q = P ⋅ cos α M = P ⋅ senα ⋅ R
Mt = P ⋅ cos α ⋅ R Figura 3.90
Figura 3.89
Esquema de tensões em mola cilíndrica helicoidal.
P fi
Mola cilíndrica helicoidal.
Pi
P a A
L0
µ0
Li
µ
L
fu
f
P
Mt
a
d
M Aperto inicial Pi
Carregada folga máxima µ 0 = 0,1 d
N P
P D
Seção A Q
R
Livre
Na figura: L = comprimento livre ou sem carga; Li = comprimento inicial da mola após aplicar a carga inicial (Pi); L0 = comprimento da mola carregada; fi = flecha inicial da mola; fu = flecha útil da mola; f = flecha da mola; m0 = folga mínima entre os fios da mola. 240
A
Para a maioria dos casos, o ângulo a é pequeno se a relação d/D também for pequena. Os efeitos dos esforços internos solicitantes N, Q e M podem ser desprezados em relação ao momento de torção (Mt), e o dimensionamento é feito levando em conta apenas o torque. 241