- Projetar uma mola helicoidal de torçao para carregamento ciclioco considerando os seguintes dados:
Carga mínima aplicada nas extremidades da mola Fmin
Carga maxima aplicada nas extremidades da mola Fmax
Comprimento nominal dos bracos
Intervalo de deflexao dinamico de 0,25 revolucoes ( 90 )
Vida infinita desejavel.
Resp: Lnominal
Carga mínima aplicada nas extremidades da mola Fmin
Carga maxima aplicada nas extremidades da mola Fmax
Comprimento nominal dos bracos
Intervalo de deflexao dinamico de 0,25 revolucoes ( 90 )
Vida infinita desejavel.
Resp: Lnominal
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:
Essa variação de carga (
) é importante para determinar o torque que a mola precisa suportar.
Passo 3
Agora, vamos calcular o torque (
) aplicado na mola. O torque em uma mola de torção é dado por:
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 (
) 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 (
) é dada por:
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 (
), e geometria da mola. A fórmula para a rigidez de uma mola de torção é:
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
.