Os mais importantes tipos de formatos de molas

Introdução

Ao longo da historia a mola sempre exerceu um importante papel no desenvolvimento de equipamentos que sofrem força. A mola esta presente desde de uma simples caneta, até em naves aeroespaciais, existe uma diversificada gama de formatos e composição.

Por definição mola é um objeto e com que se dá impulso ou resistência a qualquer peça, para imprimir movimentos, amortecer embates, prender um objeto, destinada a reagir, depois de haver sido dobrada, vergada, distendida ou comprimida, a partir desta definição podemos notar a importância de tal peça para a sociedade.

Este trabalho tem por objetivo esclarecer as variáveis que caracterizam uma mola, bem como citar as principais aplicações, explicar seu funcionamento e a mostrar os mais importantes tipos de formatos de molas.

Molas são usadas em máquinas para exercer forças, proporcionar flexibilidade, ou ainda, para armazenar ou absorver energia. Em geral, as molas podem sem classificadas como molas de fio ou planas que incluem as helicoidais, feitas de fio em seções circulares, quadradas ou especial e podem ser desenvolvidas para resistir a compressão, tração e torção.

Molas

Uma mola é um objeto elástico flexível usado para armazenar a energia mecânica . As molas são feitas geralmente de aço endurecido.

Trata-se de um elemento único ou uma associação de elementos (sistema) capaz de assumir notáveis deformações elásticas sob a ação de forças ou momentos, e, portanto, em condições de armazenar uma grande quantidade de energia potencial elástica. Os elementos característicos das molas são a flecha, a rigidez e a flexibilidade.

Flecha é a deformação sofrida pela mola sob a ação de uma determinada força, medida na direção da própria força. Tal conceito pode estender-se também a um elemento elástico sujeito a um binário, neste caso a força é substituída por um momento aplicado e a deformação retilínea pelo deslocamento angular.

Rigidez Propriedade de um material, de sofrer tensões sem se deformar permanentemente. Sob tensão crescente, o material irá se deformar de forma elástica até o ponto em que se deforma permanentemente seja de forma rúptil, seja de forma dúctil o que depende das propriedades reológicas do material e também das condições termodinâmicas e do tempo em que a tensão é aplicada.

Flexibilidade é a capacidade de um determinado material se tornar flexível, que se pode dobrar, curvar, etc.

Teoria Física das Molas

Na física clássica, uma mola pode ser vista como um dispositivo que armazene a energia potencial esticando as ligações entre os átomos de um material elástico.

A lei de Hooke da elasticidade indica que a extensão de uma haste elástica (seu comprimento distendido menos seu comprimento relaxado) é linear proporcional á sua tensão e á força usada para esticá-la. Similarmente, a contração (extensão negativa) é proporcional à compressão (tensão negativa).

Esta lei relaciona-se somente quando a deformação (extensão ou contração). Para deformações além do limite elástico , as ligações atômicas começam quebradas, e uma mola pode formar ondas, ou deformar-se permanentemente. Muitos materiais não têm nenhum limite elástico claramente definido, e a lei de Hooke não pode significativa ser aplicada a estes materiais. A lei de Hooke é realmente uma consequência matemática do fato que a energia potencial da haste está no estado relaxado.

Características e Dimensionamento de Molas

Chamam-se características elásticas de uma mola os gráficos que exibem a variação da intensidade da força ou do valor do momento de reação em função da excursão (deformação) retilínea y ou angular . Geralmente as curvas representativas resultantes são curvas quaisquer, mas existem trechos cujos diagramas mantém-se, com grande aproximação, retilíneos e para os quais as expressões da força e do momento de reação em função das respectivas excursões y e  podem ser postas sob a forma F = K.y ou M = K., onde nos dois casos K é o coeficiente angular dos considerados trechos retilíneos nos diagramas. O parâmetro K é chamado coeficiente de rigidez ou também simplesmente rigidez da mola.

De acordo com a natureza e os efeitos dos elementos elásticos componentes dos sistemas mecânicos, os relativos coeficientes de rigidez podem ser diferenciados em coeficientes de rigidez axial, flexional, torcional e de deslizamento.

Para um dado sistema elástico simples sujeito a uma determinada carga crescente, que provoca no sistema deformações elásticas que podem ser acumuladas, por exemplo simplesmente axiais ou flexionais com característica retilínea, o respectivo coeficiente de rigidez axial ou flexional do sistema é igual <numericamente> ao valor assumido pela força elástica de reação imposta pelo sistema (aplicada no mesmo ponto de aplicação da carga), relativamente a uma excursão retilínea unitária em tal ponto de aplicação.

Para um sistema elástico sujeito a uma torção, o coeficiente de rigidez torcional é medido pelo valor do momento elástico de reação fornecido pelo sistema quando o próprio é sujeito a um momento torcional e que provoque uma excursão angular unitária. Estes coeficientes exprimem-se, portanto, em kgm.m/rad e kgm.m. Ainda, mesmo que o diagrama característico seja uma linha qualquer, é sempre possível subdividi-lo em um conveniente número de trechos de trabalho, entre os quais o coeficiente K possa mostrar-se aproximadamente constante; ou, inversamente, criar um sistema elástico tendo um parâmetro K variável com uma lei prefixada e com oportuno critério, em dependência das exigências funcionais às quais deve corresponder o sistema; isto é obtido combinando-se oportunamente entre si mais elementos elásticos (em série, em paralelo etc.) para constituir o sistema com as características desejadas.

Flexibilidade da mola é o valor recíproco da rigidez, onde y é a deformação linear e F a intensidade da força que a originou e é a deformação angular e M o valor do momento que a determinou. A flexibilidade da mola indica o valor da deformação sob a carga unitária.

Sobre as características da mola influem, além da sua forma e dimensões, as propriedades elásticas do material do qual é constituída, ou seja, o módulo de elasticidade e as características de resistência e, em particular as máximas solicitações admissíveis no campo da elasticidade. Observando