Molas são componentes mecânicos de imensa importância usados para efetuar movimento, melhorar a capacidade de absorção de choque, etc., em muitos produtos. Em outras palavras, serviços de prototipagem rápida, como impressao 3D e usinagem CNC pode fazer diferentes tipos de molas empregadas na efetivação e fabricação de produtos como relógios, celulares, etc.
Alguns dos produtos mais utilizados incorporam molas em seu design. Isso exige a necessidade de conhecimento e seleção, e isso dá origem à necessidade de entender as molas e suas aplicações. Este artigo, portanto, fala sobre as molas, suas vantagens e desvantagens, e os diferentes tipos de molas e suas aplicações.
Princípio da Primavera
Vamos começar com algo sobre a primavera. A mola é um dispositivo que armazena energia quando há aplicação de força (de uma carga) e libera a energia após a remoção da carga. Em condições normais, independentemente dos tipos de molas usadas em um produto, a mola retornará à sua forma original após a remoção da carga.
A utilização de molas em qualquer produto baseia-se Lei de Hooke. A lei de Hooke simplesmente demonstra a relação entre a “força” exercida sobre uma mola e sua elasticidade. Em termos simples, a lei de Hooke afirma que a força necessária para a compressão e extensão da mola é diretamente proporcional ao deslocamento.
Matematicamente, a Lei de Hooke é expressa como F= -kX,
F = força aplicada à mola
X = deslocamento da mola (o valor negativo indica que a força restauradora é oposta à direção.
k = é a constante da mola. Depende dos tipos de molas e apresenta rigidez.
Diferentes tipos de molas e suas aplicações
As molas são feitas de diferentes materiais, formas, funções, etc., o que requer várias aplicações. E as fontes têm três categorias principais, com cada categoria tendo diferentes subcategorias.
Categoria Um: Molas Helicoidais
As molas helicoidais são os tipos de molas mais comuns na fabricação de produtos. Fio enrolado em forma de hélice (daí o nome) com diferentes seções transversais pode fazer molas helicoidais. Abaixo estão os tipos de molas na categoria um.
1. Molas de compressão
As molas de compressão são molas helicoidais de bobina aberta com diâmetro espiral constante e formato variável que resiste à compressão axial.
O exemplo mais simples de sua aplicação é na caneta esferográfica, onde é responsável pelo efeito “popping”. Também é aplicável em válvulas e suspensão.
2. extensão Molas
Ao contrário das molas de compressão, as molas de extensão são molas helicoidais fechadas. Eles são adequados para criar tensão, armazenar a energia e usar a energia para retornar a mola à sua forma original.
Um exemplo simples de suas aplicações é em portas de garagem. Outros estão em alavancas de tração, alicates de mandíbula e máquinas de pesagem.
3. Molas de Torção
Uma mola de torção é presa a dois componentes diferentes usando suas duas extremidades. Isso mantém os dois componentes separados em um determinado ângulo. Essas molas usam direção radial quando a força está agindo radialmente devido à rotação. O que mais, usinagem CNC capacidades podem produzir molas de torção personalizadas de dois corpos em grandes volumes.
4. Molas Espirais
As molas espirais são feitas enrolando tiras de metal retangulares em espirais planas. Na ativação, ele armazena uma quantidade razoável de energia e pode liberá-la a uma taxa constante. A liberação constante o torna adequado para relógios mecânicos, brinquedos e poltronas reclináveis.
Categoria dois: molas de folha
As molas de lâmina são tipos de molas feitas de placas metálicas retangulares, também conhecidas como folhas. As placas metálicas retangulares são normalmente aparafusadas e grampeadas, sendo de grande utilização em veículos pesados. Abaixo estão os diferentes tipos de molas de lâmina e suas aplicações.
1. Mola Elíptica
Pela conexão de duas molas semi-elípticas em uma direção oposta pode construir a mola de lâmina elíptica. Isso forma uma forma elíptica. O eixo e a estrutura prendem as molas de chumbo elípticas. Não há necessidade de manilhas de mola, pois as duas molas semi-elípticas são alongadas na mesma quantidade durante a compressão. As molas elípticas só eram aplicáveis em carros antigos, mas não nos dias de hoje.
2. Mola de lâmina semi-elíptica
Estas são as molas de lâmina mais populares nos automóveis. Eles são feitos de folhas de aço com diferentes comprimentos, mas com a mesma largura e espessura. A folha superior/mais longa nas duas extremidades é a folha mestra. A disposição das folhas de aço lembra uma forma semi-elíptica.
As molas semi-elípticas possuem uma extremidade fixada rigidamente na estrutura do veículo e a outra na manilha. Isso ajuda a variar os comprimentos e a absorver choques ao viajar em terrenos acidentados. As molas semi-elípticas requerem menos manutenção, são fáceis de reparar e têm uma longa vida útil.
3. Mola de lâmina elíptica de um quarto
Também conhecida como mola de lâmina tipo cantilever, a mola de lâmina elíptica de um quarto também é uma mola de lâmina antiga. Possuem uma extremidade fixada na longarina do quadro com o auxílio de um U-Clamp ou I-Bolt. O outro é conectado livremente ao eixo dianteiro. Quando a viga do eixo dianteiro é submetida a uma carga de choque, as folhas se endireitam para absorver o choque.
4. Mola Elíptica de Três Quartos
Um exemplo simples de sua aplicação é uma dobradiça de porta. Aqui, ao abrir a porta, a mola armazenará sua energia rotacional; quando você solta a porta, a mola usa a energia armazenada para trazer a porta de volta à sua posição original. A força de rotação depende da rotação da mola.
Esta mola de lâmina é uma combinação da mola elíptica de um quarto e da mola semi-elíptica. Uma extremidade da parte semi-elíptica é fixada na estrutura do veículo, enquanto a outra é fixada na mola elíptica de um quarto. A outra extremidade da mola elíptica de um quarto é presa às armações e à cabeça pelo parafuso I.
5. Mola de lâmina transversal
A mola de lâmina transversal vem da montagem transversal de uma mola de lâmina semi-elíptica ao longo da largura do veículo. A disposição é tal que a folha mais longa da mola está localizada na parte inferior, a parte central é fixada ao quadro com o auxílio de um parafuso em U. As molas de lâmina transversais utilizam duas manilhas. No entanto, eles podem causar rolamento, tornando-os impróprios para automóveis.
Categoria Três: Molas de Disco
Mola de lâmina transversal As molas de disco são molas únicas ou múltiplas empilhadas juntas em arranjos em série ou paralelo. Esse arranjo permite que eles absorvam uma carga alta em espaços apertados. Os tipos de molas de disco incluem:
1. Mola de disco Belleville
Também conhecida como mola de disco em forma de cone, a mola de disco Belleville tem uma construção em forma de concha. Eles não ficam planos. Em vez disso, eles assumem uma forma canônica que os comprime e permite que eles manipulem cargas pesadas.
2. Mola de disco curvada
Também conhecidas como arruelas crescentes, elas aplicam uma leve pressão ao seu par de acoplamento para resistir ao afrouxamento como resultado da vibração. Eles são adequados para distribuir uniformemente cargas de parafusos roscados, parafusos e porcas em máquinas que produzem vibração constante.
3. Mola de disco com fenda
As ranhuras nos diâmetros externo e interno de uma mola de disco podem formar a mola de disco com fenda. Isso resultará em uma alavanca que reduz a carga da mola e aumenta a deflexão. As molas de disco ranhuradas têm uma ampla aplicação em transmissões automáticas, embreagens e acoplamentos de sobrecarga.
4. Molas de disco onduladas
As molas de disco onduladas têm várias ondas por volta e são adequadas para fornecer preços e carregamento previsível. Aqui, eles são capazes de atuar como uma almofada absorvendo o estresse devido à compressão axial.
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Materiais usados para fazer molas
Ao contrário da suposição convencional de que as molas vêm do ferro, é importante saber que as molas vêm de diferentes materiais. Os tipos de materiais, portanto, determinam as propriedades, tipos de molas e suas aplicações. Abaixo estão os materiais comuns:
· Liga de Cobre Berílio
As molas feitas com isso permitem ter alta resistência, baixa fluência e excelente condutividade. Eles também são adequados para formar formas e formatos complexos. Consequentemente, é bom usar cobre liga para fazer molas usadas em instrumentos musicais, certos dispositivos de medição, balas, etc.
· cerâmico
O material cerâmico é adequado para fazer molas usadas em temperaturas muito altas. É resistente à abrasão, à água e muito duro. Ele também tem um baixo coeficiente de atrito e baixa densidade.
· Materiais Compósitos de Fibra de Vidro Unidirecional
O material composto de fibra de vidro unidirecional é uma fibra de vidro reforçada que possui uma resistência poderosa. Consequentemente, os fabricantes agora o consideram um material potencial para fazer todas as molas.
· Borracha/Uretano
Esses materiais são adequados para fazer molas com design cilíndrico/não espiral. Eles são seguros e confiáveis e, devido às suas propriedades não condutoras, têm aplicações em produtos onde sempre há problemas de magnetismo, corrosão e vibração.
· Ligas de Aço
A mola de liga de aço é o tipo mais popular de mola usada. Podem ser enriquecidos com outros materiais, mas independente disso, possuem excelente resistência e durabilidade.
Vantagens e Desvantagens das Molas
As molas têm algumas vantagens interessantes quando são uma das partes essenciais que compõem uma série de produtos amplamente utilizados, mas também carregam algumas desvantagens. Vejamos, por sua vez, as vantagens e desvantagens das molas.
Vantagens das Molas
· Melhor capacidade de absorção de choque
As molas têm uma ampla aplicação em muitos produtos, pois são capazes de reduzir o efeito do choque ao absorvê-los. Quando o produto sofre um choque, a mola comprime e relaxa para absorvê-lo. Consequentemente, as molas são partes importantes dos veículos.
· Energy Storage
A mola espiral é um exemplo de mola que pode servir como alternativa a uma bateria. Em uma aplicação de força, a mola pode gerar energia e liberar a energia de forma constante. Isso o torna um componente importante do relógio mecânico.
· Mecanismo de união
O uso da mola pode unir duas partes de um produto ou peça. Por exemplo, molas se aplicam em uma garagem, porta e balanças para unir duas partes para funcionar.
· Estabilidade do produto
Por seu uso na capacidade de absorção de choque, as molas garantem que os produtos que as utilizam sejam estáveis. A estabilidade do produto também pode ser uma forma de fricção da peça e redução da vibração.
Desvantagens das Molas
· Caro
Adicionar uma mola pode ser caro em algumas máquinas. Isso se deve aos diferentes tipos de molas, à facilidade de fabricação, à disponibilidade do material certo e ao design do produto.
· Eles perdem seus efeitos ao longo do tempo
As molas perdem seu efeito com o tempo devido à compressão e relaxamento simultâneos. Isso depende do material usado em sua fabricação. Eventualmente, ele deixará de obedecer à lei de Hooke, ou seja, não retornará à forma original com a deformação.
Conclusão
As molas são uma parte importante de qualquer produto que se movimente. Quando comprimidos e expandidos, eles podem armazenar e liberar energia. Escolher a mola certa envolve conhecer os tipos de molas usados hoje em dia. Cada mola tem suas próprias características e características, dependendo dos tipos de materiais utilizados, do design e do processo de fabricação. Portanto, ao escolher fazer uma mola para o seu produto, é melhor considerar os fatores acima.
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Perguntas frequentes
Existem três tipos principais de molas: molas helicoidais, molas de disco e molas de lâmina. Cada tipo principal tem diferentes tipos de molas sob ele. Por exemplo, as molas helicoidais consistem na mola de torção, mola de extensão, mola espiral e mola de compressão.
As molas helicoidais são compostas por 4 tipos diferentes de molas, cada uma com sua aplicação. As quatro são mola de torção, mola de extensão, mola espiral e mola de compressão.
O tipo mais comum de mola é a mola de torção. Eles têm duas extremidades presas a dois componentes diferentes para mantê-los separados em um determinado ângulo. Um exemplo de aplicação é na dobradiça da porta. Aqui, ao abrir a porta, a mola armazenará sua energia rotacional. Quando você solta a porta, a mola usa a energia armazenada para trazer a porta de volta à sua posição original.
