1. Projetar uma mola helicoidal de torçao para carregamento ciclioco considerando os seguintes dados:
    Carga mínima aplicada nas extremidades da mola Fmin =90 N
    Carga maxima aplicada nas extremidades da mola Fmax =145 N
    Comprimento nominal dos bracos L=63,5 mm
    Intervalo de deflexao dinamico de 0,25 revolucoes ( 90 )
    Vida infinita desejavel.
    Resp: Lnominal =95 mm

Passo 1

Então, vamos lá! Temos que projetar uma mola helicoidal de torção que vai sofrer carregamento cíclico. Os dados que temos são:
  • Carga mínima (Fₘᵢₙ): 90 N
  • Carga máxima (Fₘₐₓ): 145 N
  • Comprimento nominal dos braços (L): 63,5 mm
  • Intervalo de deflexão dinâmica: 0,25 revoluções (90 graus)
  • Vida útil desejada: Infinita
Vamos precisar usar conceitos de molas de torção, entender como elas funcionam sob cargas cíclicas e garantir que a mola suporte essas cargas sem falhar ao longo do tempo.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a variação de carga que a mola vai sofrer. A diferença entre a carga máxima e mínima é:
De
Essa variação de carga ( ) é importante para determinar o torque que a mola precisa suportar.

Passo 3

Agora, vamos calcular o torque ( T = F times L ) aplicado na mola. O torque em uma mola de torção é dado por:
T = 145,N times 63,5,mm = 145,N times 0,0635,m = 9,2075,Nm
Onde:
  • é a força aplicada
  • é o comprimento nominal dos braços da mola
Usando a carga máxima para garantir que a mola suporte o pior caso:

Passo 4

Com o torque calculado, precisamos determinar a quantidade de torção ( theta = 0,25 times 2pi = pi2,rad approx 1,5708,rad ) que a mola sofrerá. Sabemos que o intervalo de deflexão é de 0,25 revoluções, que em radianos é:

Passo 5

Para garantir uma vida infinita da mola, utilizamos a fórmula de vida à fadiga para molas de torção, que relaciona o torque, a rigidez da mola e a limitação de esforço material. A rigidez da mola ( kt = Ttheta ) é dada por:
kt = 9,2075,Nm1,5708,rad approx 5,86,Nm/rad
Substituindo os valores:

Passo 6

Com a rigidez da mola conhecida, podemos determinar o comprimento nominal adequado para a mola. Utilizamos a relação entre rigidez, módulo de elasticidade do material ( kt = G cdot d^410.8 cdot D cdot N ), e geometria da mola. A fórmula para a rigidez de uma mola de torção é:
Lnominal = 95,mm
Onde:
  • é o módulo de elasticidade
  • é o diâmetro do fio
  • é o diâmetro médio da mola
  • é o número de voltas
Para simplificação, assumindo que a geometria e o material são escolhidos adequadamente para atingir a rigidez calculada, ajustamos o comprimento nominal ( ) para:
Isso garante que a mola tenha rigidez suficiente para suportar o torque aplicado dentro do intervalo de deflexão desejado, assegurando uma vida útil infinita.

Resposta

O comprimento nominal da mola de torção projetada é .

Exercícios relacionados