tipos de molas
Molas são componentes mecânicos capazes de armazenar energia mecânica por um determinado tempo por meio de deformação elástica. Essa energia mecânica é liberada quando a força externa é removida. As molas não são um componente mecânico novo e têm sido utilizadas em diferentes aplicações e cenários.
Nas indústrias modernas, as molas vêm em muitos formatos e tamanhos, e alguns tipos de molas não têm o formato convencional de fio enrolado.
As molas são regidas pela Lei de Hooke, e este artigo aborda os detalhes da visão geral dos diferentes tipos de molas e suas aplicações. Também aborda os diferentes designs e formatos de molas e, no final, você encontrará informações úteis sobre a escolha do material da mola.
Visão geral da Lei de Hooke
Lei de Hooke
A lei de Hooke fornece uma fórmula básica para avaliar a força exercida sobre uma mola quando ela é comprimida ou puxada.
A Lei de Hooke é: F=-kx
- F – Força na mola (compressiva ou trativa)
- X – extensão da mola (comprimento original – novo comprimento)
- K – constante da mola, que vem do material da mola e do tipo de mola
Como usar a Lei de Hooke
Você pode usar a Lei de Hooke na engenharia para projetar o passo de uma mola, calculando a força e a extensão necessárias. A Lei de Hooke também pode ajudar você a analisar diferentes materiais usados na fabricação de molas, realizando um cálculo rápido usando a taxa de mola (k).
Quais materiais são usados na fabricação de molas?
O tipo de material usado nas molas pode alterar o desempenho, as dimensões, o tamanho e a durabilidade da mola.
As molas podem ser feitas de
Mola de aço
Aço de mola
Aço para molas geralmente se refere a aço de alto carbono ou aço ligado e é conhecido por sua alta resistência, elasticidade e resistência à fadiga. Essas propriedades o tornam ideal para molas helicoidais e helicoidais.
O aço para molas tolera flexões e cargas repetidas sem deformar permanentemente, em aplicações como molas de suspensão automotiva. Você também pode tratar termicamente o aço para molas para aumentar a resiliência.
Aço carbono de alta
Para molas de baixa força, você pode usar aço de alto carbono. Ele tem alta resistência e é acessível, o que o torna um tipo de material comum para aplicações que exigem pouca deflexão.
Cordas de piano
O fio de piano possui alta resistência à tração (material como o SWPB), tornando-o ideal para molas de extensão e torção. É comumente usado em portas de garagem, instrumentos musicais e aplicações de alta tensão.
Bronze de fósforo
Usado na fabricação de molas por sua resistência à corrosão e condutividade em eletrônicos, contatos de baterias e conectores, o bronze fosforoso é um material confiável para ambientes marinhos e aplicações em água salgada ou alcalinas.
Plásticos
Mola de plástico
Molas de plástico e molas compostas oferecem flexibilidade de design porque podem ser impressas em 3D, e são ideais para aplicações onde espaço e peso são fatores importantes. Vale ressaltar que as molas de plástico têm baixa capacidade de carga.
| Tipos de materiais usados para molas de compressão, molas de torção e molas de extensão | Propriedades Principais |
| Aço carbono de alta | Alta resistência e produção barata |
| Aço inoxidável | Resistente à corrosão e não magnético |
| Bronze de fósforo | Resistente à corrosão e eletricamente condutivo |
| Titânio | Leve e de alta resistência |
| Fio de música (ASTM A228) | Alta resistência à tração e baixo custo |
Quais são os diferentes tipos de molas mecânicas?
Existem diferentes tipos de molas, categorizadas de acordo com sua função. Os principais tipos de molas mecânicas incluem molas helicoidais, molas de lâmina e molas de disco, cada uma projetada para uma função específica.
Você pode encontrar diferentes tipos de molas usadas.
Molas helicoidais
Primavera helicoidal
Molas helicoidais são molas helicoidais formadas por fios enrolados em formato helicoidal. Essas molas são helicoidais, versáteis e podem ser usadas em uma ampla variedade de aplicações. Essas molas são normalmente feitas de materiais como aço para maior durabilidade e elasticidade.
Mola de compressão
Mola de compressão
Molas de compressão são molas helicoidais de espiral aberta, projetadas especificamente para resistir a forças de compressão. Quando carregadas, as molas de compressão encurtam, absorvem energia e exercem uma força oposta.
Molas de compressão são comumente encontradas em sistemas de suspensão automotiva, válvulas, colchões e até canetas. Sua capacidade de armazenar energia mecânica as torna ideais para absorção de choques e manutenção do posicionamento dos componentes.
extensão Molas
Molas de extensão são um subconjunto de molas helicoidais que possuem uma mola helicoidal firmemente enrolada, projetada para resistir à força de tração. As molas de extensão se estendem ou alongam quando uma carga é aplicada. Você pode encontrar molas de extensão em portas de garagem, trampolins e outros sistemas mecânicos, como brinquedos e componentes automotivos.
O objetivo de uma mola de extensão é garantir que o componente esticado retorne à sua posição original após o alongamento.
Mola de torção
Mola de torção
As molas de torção são projetadas para resistir a movimentos rotacionais. São também uma variação das molas helicoidais, mas liberam energia por meio de deflexão angular. São utilizadas em dobradiças de portas e pranchetas.
Cônicas Springs
Mola cônica
Molas cônicas são uma variação das molas helicoidais que vêm em formato cônico, oferecendo uma taxa de mola variável. A rigidez ou resistência se ajusta dinamicamente sob cargas. Molas cônicas são adequadas para a fabricação de molas em sistemas minúsculos, como contatos de baterias.
Molas cônicas também são utilizadas em sistemas de amortecimento de vibração e fornecem força progressiva em aplicações onde o espaço é limitado.
Molas de Taxa Variável
Mola variável
As molas de taxa variável têm uma taxa de mola variável (k) à medida que são comprimidas. As molas de taxa variável podem se adaptar a cargas variáveis e são molas que proporcionam desempenho variável em aplicações dinâmicas como molas de suspensão de automóveis.
Primavera de folhas
Mola de folha
As molas de lâmina são tiras de metal empilhadas (lâminas) que podem flexionar sob carga. São feitas de aço e sua principal aplicação é a distribuição de carga e a absorção de choque em máquinas pesadas.
Molas Multifolhas
As molas multifolhas são compostas por múltiplas placas de aço de comprimentos variados. São amplamente utilizadas em molas de suspensão para distribuição uniforme do peso.
Molas de lâminas elípticas
As molas de lâmina elípticas recebem esse nome devido ao seu formato elíptico. São formadas pela conexão de duas molas semielípticas em direções opostas, criando uma forma elíptica completa.
Molas Prato
Mola de disco
As molas de disco podem ser facilmente reconhecidas por seu formato cônico e se assemelham a arruelas, mas podem fornecer alta resistência em espaços extremamente compactos. As molas de disco são amplamente utilizadas para aplicações de alta carga em espaços pequenos.
Belleville Springs
As molas disco Belleville são molas cônicas que se achatam sob forças de compressão. Elas fornecem alta força em aplicações como juntas automotivas, válvula de carro e embreagens. O design compacto as torna uma ótima opção de molas para suas necessidades em espaços confinados.
Molas de disco curvas e ranhuradas
Molas de disco curvas são projetadas para amortecer vibrações. Molas de disco ranhuradas permitem que os projetistas personalizem a distribuição de força. Molas de disco ranhuradas são comumente usadas em aplicações aeroespaciais.
Tipos adicionais de molas
- Molas espirais: Design de fio plano ou enrolado, são comumente usadas em relógios de todos os tamanhos e são um tipo de mola de força constante.
- Molas a gás: são uma variação do mecanismo de mola que usa cilindros de gás comprimido para movimento controlado.
- Molas pneumáticas: As molas pneumáticas são foles pressurizados que têm a capacidade de isolar a vibração.
- Molas usinadas: molas personalizadas podem ser usinadas com precisão para diferentes aplicações, desde médicas até máquinas, como molas personalizadas para tornos mecânicos.
Diversos tipos de molas garantem flexibilidade de design e liberdade para atender a necessidades específicas de engenharia.
Vamos começar um novo projeto hoje
Processo de fabricação de molas
As molas são fabricadas por meio de um método de enrolamento muito simples ou de um método de usinagem de precisão para peças personalizadas de baixo volume. A maneira comum de fabricar molas é:
Enrolamento ou estampagem
Processo de enrolamento
Para molas helicoidais, fios de diferentes bitolas, materiais e espessuras podem ser enrolados em máquinas automatizadas, e o ângulo de enrolamento e as voltas podem ser ajustados. Uma vez atingido o passo e as voltas desejados, a mola pode ser cortada.
A estampagem é reservada para molas de lâminas, porque é mais fácil cortá-las de chapas de metal.
Tratamento térmico
O tratamento térmico é uma parte essencial da fabricação de molas. Ele pode aumentar a tenacidade, a durabilidade e a resistência ao desgaste das molas utilizadas.
Revestimentos
As molas podem ser galvanizadas com metais como zinco para proteção contra corrosão.
Usinagem
Molas de usinagem CNC é outro método popular de fabricação de molas para aplicações de alta precisão.
Aplicações de Molas
Aplicação mais comum de molas: suspensão
As molas da suspensão de veículos, que incluem molas helicoidais, de lâmina e de ar, suportam impactos e mantêm a estabilidade. Uma mola comum é a helicoidal em carros para passageiros. As molas de lâmina são predominantes em suspensões rígidas, como em caminhões.
Indústria aeroespacial
Para discos aeroespaciais e molas usinadas, ofereça suporte a equipamentos de pouso e operação. Máquinas na indústria utilizam molas em válvulas e atuadores, além de redução de vibração. As molas estão prontas para trabalhos que exigem suporte considerável.
Expositores e Eletrónica
Em produtos de consumo comuns, molas são usadas com frequência. Molas de compressão são encontradas em canetas e colchões. Molas de torção são encontradas em conexões de portas. Molas planas fazem contato em componentes elétricos. Em eletrônicos, molas de bronze fosforoso fazem conexões em baterias e interruptores.
Dispositivos Médicos
Em equipamentos médicos, como seringas e inaladores, proporcionam controle preciso da força. Geralmente, utilizam materiais que impedem a corrosão, como o aço inoxidável.
Como selecionar o tipo certo de mola
Você pode usar esta lista de verificação simples para ajudá-lo a decidir a melhor mola para seu projeto.
- Requisitos de carga: Verifique a aplicação e os requisitos de carga da mola para ajudar a decidir o tipo de mola. Forças de tração, torção e compressão podem facilmente filtrar as molas.
- Taxa de mola: para ajudar a decidir o material, você pode observar a rigidez do material e a conformidade da taxa de mola com a lei de Hooke e a deformação elástica.
- Espaço: Verifique o espaço disponível onde a mola será usada para revisar a rigidez do material e o passo da mola.
- Fadiga: Se a mola for usada em cargas altas e repetitivas, é uma boa ideia revesti-la ou tratá-la termicamente para prolongar sua vida útil.
Conclusão
As molas são componentes essenciais em muitas aplicações e entender os diferentes tipos de molas — desde molas de compressão e extensão até molas de lâmina e molas de disco — é importante para engenheiros, designers e clientes informados.
Ao selecionar o tipo de mola e os materiais adequados, os engenheiros podem aprimorar o desempenho e a durabilidade. Consulte a Boda-Tech para obter mais orientações sobre como selecionar a mola certa para o seu projeto.
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