Aula 9 Elementos I

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Universidade Federal do Pará – UFPA
Campus Universitário de Tucuruí – CAMTUC
Faculdade de Engenharia Mecânica – FEM
Tucuruí
2014
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Elementos de Máquina I - UFPA - FEM
Disciplina: Elemento de Máquinas I
Prof. Eng.º Maciel da Costa Furtado
Aula 9: Molas Mecânica 
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Elementos de Máquina I - UFPA - FEM
Objetivo: Identificar os tipos de molas mecânicas usados com maior freqüência, suas relações paramétricas necessárias, seus projetos e suas aplicações.
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Introdução
As molas têm sido intensamente estudadas, elas são produzidas em massa (portanto, são de baixo custo), e configurações engenhosas têm sido encontradas para as mais diversas propriedades desejadas.
Temos:
Molas de compressão
Molas de extensão
Molas de torção
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Introdução
Em geral, as molas podem ser classificadas como de fio (arame), planas ou de formato especial, existindo variações dentro dessas divisões. As molas de fio incluem as molas helicoidais de fio redondo e quadrado, feitas para resistir e defletir sob cargas de tração, compressão e torção.
As molas planas incluem os tipos de viga em balanço e elípticos, as molas de potência do tipo enrolamento de motor ou do tipo relógio, e arruelas de molas plana, geralmente chamadas de molas Belleville.
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Introdução
Molas Helicoidais – São as mais utilizadas, carros de passeio, no suporte de máquinas ferramentas, veículos ferroviários e etc.
Molas Planas – Veículos automotivos de carga, caminhões caminhonetes e etc.
Molas Prato (Cônicas ou de Belleville) – Diferentes relações entre força deformação, dependendo de suas dimensões, aplicações especiais.
Molas de Tensão Constante – Molas fabricadas com uma fita de aço levemente curvada, que é enrolada em torno de um pino.
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Tensões em Molas Helicoidais 
Mola helicoidal de compressão de fio redondo carregada pela força axial F.
(a) Mola helicoidal carregada longitudinalmente;
(b) DCL mostrando que o fio está sujeito a um cisalhamento direto e a um cisalhamento de torção
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Tensões em Molas Helicoidais 
Índice de mola (Relação entre o D (médio) da mola e do fio)
Ks, é um fator de correção de tensão de cisalhamento e é definido pela equação
Rearranjando
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Efeito de Curvatura
A curvatura é responsável pelo aumento das tensões originais. Os fios têm maior rigidez no lado interno que o externo, já que o comprimento a ser torcido é menor internamente.
O fator de Wahl (Kw) é utilizado para solicitação variável, para solicitação estática usa-se o fator Ks
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Deflexão de Molas Helicoidais
A razão de mola, também chamada de proporção da mola, é K = F/y e, assim,
Deflexão total y é
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Molas de Compressão
(a) Extremidade plana, direita
(c) Extremidade esquadrada, e esmerilhada, esquerda
(b) Extremidade esquadrada ou fechada, direita
(d) Extremidade plana, esmerilhada, esquerda
Tipos de extremidades para molas de compressão
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Molas de Compressão 
Fórmulas para dimensão de mola de compressão 
(Na = número de espiras ativas)
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Materiais de Mola
Constantes A e m de Sut = A/d^m
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Propriedades mecânicas de alguns fios de molas
* Também inclui 302,304 e 316
Materiais de Mola
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Materiais de Mola
Tensões Máximas admissíveis de torção para molas helicoidais de compressão em aplicações estáticas
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Frequência Crítica de Molas Helicoidais
O peso da parte ativa de uma mola helicoidal é
Assumindo que as extremidades da mola estejam sempre em contato com as placas. Wolford e Smith mostram que a frequência é
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Molas de Extensão
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Molas Belleville
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Molas Diversas 
ou
A largura b0 na base da mola é:
A constante de mola k=F/y é estimada como:
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Introdução
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Introdução
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Introdução