Springs 101:Entendendo o básico e os tipos de molas

As molas são componentes mecânicos que absorvem elasticamente as cargas aplicadas. Por “elasticamente”, queremos dizer que essas molas retornarão à sua posição original assim que você remover a carga aplicada. Isso os torna úteis em aplicações que exigem armazenamento de energia ou recursos de absorção de choque.

No entanto, existem vários tipos de molas, todas com desenhos e adequações diferentes para diferentes necessidades de aplicação.

Neste artigo, voltaremos ao básico das molas. Discutiremos primeiro o princípio de funcionamento das molas e, em seguida, abordaremos os diferentes tipos de molas e suas aplicações.

Lei de Hooke:Entendendo o Princípio Básico de Funcionamento das Molas

A lei de Hooke descreve a forma como as molas reagem às cargas aplicadas. Para entender essa lei, vamos considerar uma mola simples que se estende quando uma carga (vara de ouro) é aplicada a ela, conforme mostra a figura abaixo.

Figura 1:As molas normalmente obedecem à Lei de Hooke
Fonte:Wikimedia Commons



Lei de Hooke afirma que a quantidade de força (ou carga) necessária para estender esta mola por alguma distância escala linearmente com essa distância. Em termos simples, significa que a quantidade de força (ou carga) é diretamente proporcional ao deslocamento (ou deflexão) da mola. Então, se você adicionar o dobro de força à mola, ela esticará a mola duas vezes mais do que o deslocamento original.

Matematicamente, a lei de Hooke é representada por:

                                                                                                  F =-kX

Onde:
F =Força (ou carga) aplicada à mola
X =Deslocamento da mola
k =Constante de mola (ou taxa de mola)

O sinal negativo na equação de Hooke significa que a direção da força restauradora da mola é oposta à força que causa o deslocamento. Assim, por exemplo, puxar a mola (extensão) para baixo causará uma força de restauração inicial. No entanto, lembre-se de que a lei de Hooke só vale se o limite elástico do material da mola não for excedido. Agora, abordaremos seis tipos de molas que você deve conhecer.

Tipos de molas comuns e suas aplicações

Molas de compressão nº 1

As molas de compressão são molas helicoidais projetadas para resistir às forças de compressão axiais, o que significa que resistem a forças que tendem a comprimi-las ou pressioná-las.

Figura 2:Mola de Compressão



Olhe isto deste modo. Quando você aplica força (ou carga) a uma mola de compressão, a força comprime (ou encurta) a mola e faz com que ela armazene energia. Quando você remove essa carga aplicada, a mola libera energia e empurra de volta contra a carga enquanto tenta retornar ao seu comprimento original.

As molas de compressão aparecem em várias indústrias, incluindo as indústrias aeroespacial, médica e automotiva. Por exemplo, você encontrará essas molas em amortecedores automotivos, válvulas e canetas esferográficas.

Molas de extensão nº 2

As molas de extensão são molas helicoidais que resistem a forças de tração, o que significa que resistem a forças que tendem a separá-las. Eles geralmente apresentam um gancho em suas extremidades que atua como pontos de fixação.

Figura 3:Mola de Extensão



Essas molas são ideais em aplicações onde os componentes tendem a se separar, por exemplo, portas de garagem. Você também os encontrará em alicates de mandíbula, alavancas de tração e máquinas de pesagem.

Molas de torção nº 3

As molas de torção são molas helicoidais que exercem uma força (ou resistem à rotação e ao torque) quando torcidas. Ao contrário das molas de compressão que exigem uma força linear para empurrar, as molas de torção armazenam (e liberam) energia rotacional via torqueㅡque é o equivalente rotacional de uma força linear.

Figura 4:Mola de torção



Essas molas apresentam duas pernas retas nas extremidades que atuam como pontos de fixação e permitem que você aplique torque. O torque faz com que a mola gire em torno de seu eixo e armazene energia rotacional. No entanto, as molas de torção têm uma amplitude de movimento limitada (até 360°) e são ideais para portas e dobradiças, contrapesos e retornos de alavanca em aplicações automotivas.

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#4 Molas de folhas

As molas de lâmina consistem em várias placas de metal leves e planas (de curvatura semelhante, mas tamanhos variados) empilhadas umas sobre as outras. Essas placas de metal são geralmente fixadas ou aparafusadas, o que lhes confere alta resistência e flexibilidade.

Figura 5:Mola de folhas



Essas vantagens os tornam ideais para aplicações automotivas onde há a necessidade de fornecer uma grande quantidade de suporte entre as rodas, eixos e chassis do carro. Além disso, eles podem absorver choques e vibrações em veículos comerciais pesados ​​como vans, caminhões e ônibus.

No entanto, as molas de lâmina têm um design complexo e exigem precisão de fabricação precisa para que valham a pena. A usinagem CNC está entre os poucos processos de fabricação comumente usados ​​para criar essas molas com precisão.

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Nº 5 Garter Springs

As molas de lâmina são basicamente molas helicoidais (molas de extensão ou compressão) conectadas em ambas as extremidades para formar uma forma circular. Este design exclusivo permite que as molas de lâmina forneçam uma forte força radial direcionada para o seu centro.

Figura 6:Mola Garter



São ideais em aplicações onde há necessidade de manter a pressão, como sistema de transmissão de veículos e vedações de bombas hidráulicas. Isso ocorre porque a poderosa força radial de uma mola de lâmina cria uma vedação pressurizada em torno dos tubos que evita vazamentos ou contaminação por poeira e produtos químicos.

Mola de disco nº 6

As molas de disco são arruelas de mola de formato cônico normalmente feitas de aço. São ideais para aplicações que apresentam cargas muito altas em espaços limitados, como sistemas de frenagem de veículos e reguladores de pressão.

Figura 7:Mola prato

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