O DIMENSIONAMENTO DE UMA MOLA DE CONTROLE REMOTO

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

MOLA DE COMPRESSÃO

DIMENSIONAMENTO DE UMA MOLA DE CONTROLE REMOTO

NOTA TÉCNICA

Título	Número
Mola de compressão	02/2019

2. Interessados

Profa. Dianne Magalhães Viana

3. Objetivo:

Deseja-se fazer o dimensionamento de uma mola de compressão que faz parte de algum componente, em que através da análise do seu uso, e estimando dimensões e cargas de atuação, seja possível fazer os cálculos das tensões atuantes, assim também como o fator de segurança, a constante da mola, o número de espiras ativas e totais, entre outros.

4. Destinação:

Estudantes de disciplinas que envolvem desenvolvimento de projetos

5. Desenvolvedores	Augusto Oliveira Larrosa     16/0024391
Guilherme Costa Resende  15/0128185
Rafael Araújo Melo              16/0047196

2019/2

Introdução

        Para este projeto, a configuração escolhida pelo grupo será a mola helicoidal de compressão de diâmetro de espira constante, passo constante e fio de seção transversal circular. Este tipo é a mais comum e com maior disponibilidade no mercado atual.

        Como é mostrada na figura 1, a mola foi retirada de um controle remoto universal de ar condicionado da marca LG e possui como uma das funções de assegurar o funcionamento adequado do controle. Ela é responsável por fazer o contato elétrico entre as pilhas alcalinas e o sistema interno. A carga aplicada sob a mola é feita pelas pilhas comprimindo-a continuamente e vice-versa, permitindo assim o acionamento do controle.

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                  Figura 1 - Controle e mola usados para o projeto.

Seu material é o aço ASTM A228, chamado também de fio musical, e possui como características uma alta resistência à tração e fadiga, especialmente para pequenos diâmetros de fio. Além disso, este pode suportar temperaturas que variam de 0°C a 120°C. Na fabricação desse tipo costuma-se aproximá-las de seu comprimento sólido (comprimento da mola totalmente comprimida), para induzir uma tensão residual em sentido oposto ao da tensão de trabalho aumentando assim sua resistência.

Um fator muito importante que deve ser abordado é sobre as extremidades da mola – local onde há o contato com o ponto de aplicação da carga. A mola em questão possui extremidades simples, sendo o número de espiras ativas igual ao número total de espiras. Essa é a forma mais barata de terminação, porém fornece um alinhamento pobre com relação à superfície contra a qual a mola é pressionada.

Desenvolvimento

Dimensionamento para carga estática

        Os cálculos abaixo levarão em conta as seguintes considerações:

• A mola deve oferecer uma força mínima de 20N e uma força máxima de 25N sobre um intervalo de ajuste de 1 mm de deflexão;
• A mola a ser utilizada é não jateada e seu material é o ASTM A228;
• A mola possui extremidades simples;

        Pressuponha um diâmetro inicial do fio de 1 mm, um índice de mola igual a 8 e calculando o diâmetro médio de espira D, teremos:

D = Cd = 8(1 mm) = 8 mm

        Para o cálculo da tensão de cisalhamento na espira para o maior valor de força, deve-se encontrar o fator de cisalhamento direto :[pic 3]

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Assim: .[pic 5]

        Calculando o limite de resistência à tração e a resistência ao escoamento sob torção:

  e[pic 6]

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        Dessa forma, é possível encontrar o fator de segurança,  da mola:[pic 8]

                                        

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        Para obtenção da constante da mola (k) é necessário saber o intervalo de força que é aplicado com a respectiva deflexão, para que assim a constante da mola possa ser calculada como:

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        Para o cálculo do número espiras ativas (Na) basta conhecer o módulo de cisalhamento (G), diâmetro do fio (d), a constante da mola (k),e a largura da mola (D), assim:

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        A extremidade escolhida da mola é plana, ou seja, o número total de espiras  é igual ao número de espiras ativas .[pic 12][pic 13]

        A altura fechada da mola será:

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        A deflexão inicial para a força mínima é

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        Pressupondo uma tolerância de contato de 15% da deflexão de trabalho:

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        Logo, o comprimento livre pode ser calculado a partir de:

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        Calculando a deflexão para altura fechada

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        A força de deflexão de altura fechada é

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        Dessa forma, se determina a tensão de altura fechada e o coeficiente de segurança

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        Para verificar se o material corre risco de flambagem, duas razões devem ser calculadas