Elemento elastico mecanico

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MOLA: Elemento elástico capaz de absorver energia mecânica, deformando-se por compressão, tração ou torção, propor- cionalmenteàforça aplicada e restituindo-se quando cessa a aplicação dessa força.

Uma mola deve apresentar deformações relativamente grandes, sem ultrapassar o limite elástico, isto é, sem sofrer deformação permanente.

1. INTRODUÇÃO 1.1. DEFINIÇÃO

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2. APLICAÇÕES A) Suspensão automobilística

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2. APLICAÇÕ ES (cont.)

1 B) Circuitos Hidráulicos

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B) Válvulas, filtros e cilindros hidro-pneumáticos

Simbologia

-Válvula de alivio e segurança

2. APLICAÇÕES (cont.)

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B) HIDRÁULICA -Válvulas, filtros e cilindros hidro-pneumáticos(cont.)

Elemento Filtrante Prato

Molas

Elementos de veda ção

Elemento filtra Caneca

Alívio Ma nô metro

Corpo

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Entrada de óleo (pressão)Movimento Simbologi a

B) HIDRÁULICA -Válvulas, filtros e cilindros hidro-pneumáticos(cont.) -Cilindro de simples ação

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-Cilindro de simples ação

B) HIDRÁULICA -Válvulas, filtros e cilindros hidro-pneumáticos(cont.) 2. APLICAÇÕES (cont.)

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C) EMBREAGENS -molas 2. APLICAÇÕES (cont.)

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C) EMBREAGENS -molas 2. APLICAÇÕES (cont.)

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C) EMBREAGENS -prato 2. APLICAÇÕES (cont.)

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D) Selos Mecânicos 2. APLICAÇÕES (cont.)

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- simples - Lâminas ou barras ----

- feixe

- cilíndrica

- cônica

- espirais

- planos

- cônicos (belleville)

- circular

ARAME - quadrado - retangular

- flexão

ESFORÇO - torção - tração

- compressão

3. CLASSIFICAÇÃO DE MOLAS

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A) Lâminas ou barras 4. TIPOS DE MOLAS

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B) Helicoidais - Compressão

4. TIPOS DE MOLAS (cont.)

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C) Espirais e Anéis ou “Belleville” 4. TIPOS DE MOLAS (cont.)

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C) Anéis ou “Belleville” 4. TIPOS DE MOLAS (cont.) d i h e

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica p d

D D ie dldiâmetro do arame Dldiâmetro médio

D e ldiâmetro externo

Di ldiâmetro interno ie D + p lpasso L lComprimento livre H lComprimento sólido λlângulo de inclinação

5. NOMENCLATURA e SIMBOLOGIA

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NT lnototal de espiras

Na lnode espiras ativas

6. TIPOS DE EXTREMIDADE -Molas de compressão

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Número de Espiras 6. TIPOS DE EXTREMIDADE (cont.)

= Na + Ni

Comprimento da Mola

[m] Tipo de

Extremid ade Total

Inativas

(N i )

Livre - L Sólido - H

Passo [m]

Ponta

Na 0 p.Na + d d.(Na

+ 1)

Esquadro

Na + 2 p.Na

+ 3d d.(Na

+ 3)

Ponta

Esmerilh ada

Na + 1 p(Na

+ 1)

Esquadro e

Esmerilh ada

Na + 2 p.Na

+ 2d d.(Na

+ 2)

-Molas de compressão

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6. TIPOS DE EXTREMIDADE (cont.) -Molas de tração

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6. TIPOS DE EXTREMIDADE (cont.) -Molas de torção

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2. Comprimento livre –L p p d/2 d/2

1. Passo de Projeto -Pp p N

7. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO

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8. MATERIAIS PARA MOLAS

-resistência mecânica -resistência à fadiga

-resistência à corrosão

AÇOS -Características necessárias:

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8. MATERIAIS PARA MOLAS (cont.)

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8. MATERIAIS PARA MOLAS (cont.)

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-Cisalhamento devido àtorção:

9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais 9.1. Análise de Tensões:

yT T c c

Tcmáx má x

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9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais

Tcmáx τττ +=

Definição: →Índice de curvatura da mola

Assim,

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9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais

2. Fator devido ao esforço cortante: ks

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3. Fator devido àcurvatura da mola (concentração de tensões): kc

4. Fator WAHL: kw

9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais

Assim,

T.c

T.c T.c

T.c >

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9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais 9.3. Tensão Admissível:

onde Ae m→Tabela 10.4, pg. 496

Sy= 0.75 x SutSsy= 0.577 x Sy

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9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais 9.4. Deflexão em Molas:

d min δ= θx r

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Assim, F= k. δ⇒

9. DIMENSIONAMENTO –Molas Helicoidais 9.4. Deflexão em Molas:

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9. DIMENSIONAMENTO 9.5. Padronização dos diâmetros de arames:

-de 0.2 m a 1.0 m →Δd= 0.2 m -de 1.0 m a 12.5 m →Δd= 0.5 m

-de 13 m a 2.0 m →Δd= 1.0 m

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9. DIMENSIONAMENTO 9.5. Fadiga em Molas

A) Vida INFINITA:

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9. DIMENSIONAMENTO 9.5. Fadiga em Molas

A) Vida INFINITA:

Sse = kax kbx kcx kdx kex Sse’ ka= kb= 1 →(incluído em Sse’) k c= idemkd= idem

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9. DIMENSIONAMENTO 9.5. Fadiga em Molas (cont.)

B) Vida FINITA:

Ssf = 10c x N b onde:

SSut = 0.6 x Su

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9. DIMENSIONAMENTO 9.6. Frequênciacrítica da mola:

→molas com extremidades fixas

→molas com uma extremidades livre ρaço = 76500 [N/m3 ]

OBS.: A frequênciade trabalho da mola deve ser 15 a 20 vezes menor do que a frequênciacrítica a fim de evitar ressonância e comprometer o equipamento.

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10. EXERCÍCIOS

1. Uma mola helicoidal de compressão fabricada em aço “corda de piano” deve suportar uma carga de 360 N. Para os dados abaixo, pede-se:

A) dimensione a mola para carregamento estático. B) verifique o CS para vida infinita. C) projete a mola. D) calcule a freqüência crítica.

Dados: •diâmetro médio [m] = 38

•extremidade livre em esquadro e esmerilhada

• confiabilidade: 90%

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10. EXERCÍCIOS

2. Uma mola helicoidal de compressão fabricada em aço BS-5216, forjado com uma extremidade livre em esquadro, deve ser projetada com as seguintes características: •diâmetro externo [m] = 1

•número de espiras = 12.5

•propriedades do material:-Su t [MPa] = 690HB = 192

-Sy[MPa] = 560Δℓ[%] = 25

Pede-se:

a) Estimar a tensão admissível; b) A carga máxima permitida; c) A deflexão da mola correspondente àcarga acima; d) Os comprimentos livre e sólido e o ângulo de inclinação; e) Estimar a vida da mola supondo o carregamento repetido, sendoa carga igual a 80 % da carga máxima suportada pela mola e: - confiabilidade: 9%.

-temperatura de trabalho: 30ºC (ambiente). f) A freqüência crítica.

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3. Uma mola helicoidal de compressão fabricada em aço corda de piano forjado deve ser projetada para suportar uma carga de 3000 Ne com as seguintes características:

•diâmetro médio [m] = 80. •extremidade livre em esquadro e esmerilhada.

Pede-se:

a) dimensione a mola para serviço médio; b) determine o coeficiente de segurança contra fadiga supondo o carregamento completamente reversível e: - confiabilidade: 95%.

-temperatura de trabalho: 40ºC. c) projete a mola; d) calcule a freqüência crítica.

10. EXERCÍCIOS

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