Seleção de molas de tensão e molas de compressão – Descrição geral / usos / exemplos de aplicação

As molas de tensão e as molas de compressão são componentes mecânicos que podem ser utilizados numa variedade de indústrias.

Este artigo é dedicado a molas de tensão e molas de compressão, fornecendo uma visão geral e ilustrando os seus vários usos em engenharia mecânica e construção de máquinas personalizadas. O cálculo das molas não é discutido neste blog.

Descrição da Mola de Tensão

As molas de tensão são elementos mecânicos concebidos para gerar forças de tração quando afastadas.

Normalmente, consistem num fio enrolado e podem ser construídas para armazenar energia e para libertar energia, conforme necessário. As molas de tesão são capazes de exercer forças lineares na direção da tensão e, portanto, são extremamente úteis em aplicações onde o movimento, a força da mola e o controlo são necessários.

Para uma fixação fácil, existem molas de tensão com ganchos ou molas de tensão com ilhós.

Aplicações adicionais em engenharia mecânica incluem o uso de molas de tensão em chaves de segurança e circuitos elétricos. Para interruptores de segurança, a mola de tensão mantém o interruptor numa “posição desligada” até ser reposto manualmente. As molas de tensão podem ser utilizadas como elementos de contacto ou elementos de ligação em circuitos e dispositivos elétricos.

Descrição das molas de compressão

As molas de compressão são úteis em determinados mecanismos para controlar o movimento ou manter os componentes em posição. Por exemplo, em botões ou interruptores de controlo, são utilizadas molas de compressão para repor o interruptor na sua posição inicial. Nas válvulas de segurança, garantem que a válvula só abre a uma determinada pressão.

As molas de compressão são padronizadas na norma DIN 2098.

Vantagens das molas de tensão e das molas de compressão

As molas têm uma vida útil longa, desde que sejam concebidas adequadamente para cargas estáticas e dinâmicas. Além disso, as molas são caracterizadas como sendo livres de manutenção. Podem ajustar seu comprimento e, portanto, não precisam ser reajustadas. Outros benefícios podem incluir:

• Absorção de choques
• Controlo preciso
• Design simples
• Peso baixo
• Resistência relativamente elevada a influências ambientais

O próprio material de mola também pode servir um propósito. Por exemplo, as molas de plástico são particularmente leves em comparação com as molas de aço e as molas feitas de aço inoxidável ou titânio são mais resistentes à corrosão.

O material influencia as principais propriedades da mola. Os plásticos são leves e adequados para ambientes húmidos, e as molas feitas de titânio são adequadas com taxas de mola elevadas com um peso inferior. As molas de aço inoxidável são resistentes à corrosão, mas não tão leves como o plástico, mas podem absorver uma carga mais elevada.

Design e características das molas de compressão e das molas de tensão

As molas são concebidas principalmente com base na força máxima de atuação, percurso da mola, material e constante da mola. Além disso, fatores como o espaço de instalação disponível ou a curva característica de força da mola desempenham um papel em aplicações especiais. Ao selecionar molas de tensão e molas de compressão, os seguintes parâmetros podem ser levados em consideração:

Construção da mola

A construção de uma mola depende dos requisitos e baseia-se na força da mola necessária, na direção do movimento e nas condições ambientais.

As molas de tensão e as molas de compressão devem ser concebidas para cumprir as cargas esperadas e a vida útil pretendida. A seleção do material também desempenha um papel importante aqui. Por exemplo, são utilizadas molas de tensão fabricadas em aço inoxidável onde a resistência à corrosão é importante.

Diâmetro externo do enrolamento por mola

O diâmetro exterior das molas é o diâmetro exterior do enrolamento da mola ou do corpo da mola. Afeta principalmente o espaço que a mola ocupa. Quanto maior, menos adequada é a mola para aplicações com espaço limitado, tais como componentes eletrónicos. O formato também deve ser observado para que os componentes adjacentes não sejam sobrecarregados. O diâmetro exterior também influencia a constante de mola. Quanto maior o diâmetro exterior, maior a carga, a mola pode ser absorvida com o mesmo percurso e diâmetro do fio.

As molas de compressão cónicas diferem das molas de bobina helicoidal cilíndricas convencionais, por exemplo, devido à forma cónica do enrolamento de mola, e têm uma característica de mola progressiva.

Diâmetro do fio do enrolamento

O diâmetro do fio é o diâmetro do material do fio. Além dos fatores que também influenciam o diâmetro exterior, o diâmetro do fio também tem uma influência direta no percurso da mola. O percurso da mola é a diferença entre o comprimento livre e o comprimento comprimido ou esticado da mola sob carga.

Molas com um diâmetro de fio maior geralmente têm um percurso de mola menor, enquanto molas com um diâmetro de fio menor permitem um percurso de mola maior.

Comprimento livre da mola

O comprimento livre indica o comprimento que a mola tem nas duas extremidades sem carga. É a parte da área de carga na qual a mola pode funcionar eficazmente. O comprimento livre é o ponto de partida para calcular o percurso da mola.

Comprimento máximo de tensão de uma mola de tensão

Para uma mola de tensão, o comprimento máximo de tensão é o comprimento máximo que pode ser alcançado em ambas as extremidades quando é exercida força. O comprimento máximo em tensão limita o percurso da mola. Quanto maior for o comprimento de tração máximo com o mesmo material, diâmetro e resistência do fio, maior será a carga absorvível.

Comprimento máximo comprimido de uma mola de compressão

O comprimento máximo comprimido é o comprimento mais curto possível de uma mola de compressão que é possível quando comprimida sob uma determinada carga de compressão sem que a mola de compressão se deforme ou falhe permanentemente. A mola não deve atingir o comprimento do bloco - o comprimento quando as bobinas de mola tocam uma na outra. O design da mola tem em conta um tampão para o comprimento do bloco para evitar que chegue ao fundo.

Constante de mola para calcular molas helicoidais

A constante de mola (ou taxa de mola ou rigidez de mola) descreve o quanto uma mola helicoidal se deforma quando uma força específica é exercida sobre ela. É medida na unidade Newton por metro (N/m).

Quanto maior for a constante da mola em condições constantes:

• maior a carga absorvível
• menor o curso da mola
• maior a frequência de ressonância
• maior o efeito de amortecimento

Dependendo da aplicação, pode ser necessário um alto grau de rigidez, por exemplo, para controlar forças ou movimentos precisos. Se preferir uma suspensão mais suave ou uma melhor absorção do choque, isto pode ser conseguido com menor rigidez.

Gostaria de saber mais sobre o cálculo de molas de tensão e molas de compressão? Em seguida, leia o artigo Cálculo para conceber molas.

Tensão relaxada das molas helicoidais

A tensão relaxada é a tensão interna de uma mola helicoidal na sua posição neutra ou relaxada antes de ser exercida uma força externa sobre ela. Uma tensão relaxada mais elevada resulta numa mola mais rígida, enquanto uma tensão relaxada mais baixa resulta numa mola mais flexível.

Exemplos de aplicação para molas de tensão seriam, por exemplo, engenharia mecânica, onde as molas de tensão são usadas para puxar as peças móveis de volta para a posição inicial. Isto permite que sejam utilizadas em sistemas de elevação ou posicionamento para manter um equilíbrio ou tensão constante.

A indústria têxtil utiliza molas de tensão em máquinas de centrifugação e tecelagem. Lá, mantêm as roscas sob tensão e garantem que a rosca tem a tensão correta e é puxada uniformemente durante o processo de produção.

Na MISUMI, encontrará uma vasta gama de molas de tensão e molas de compressão para muitas aplicações diferentes.