XXVII Congresso de Iniciação Científica da UNESP
III Fórum Internacional de Iniciação Científica da UNESP
Molas de passo variável para otimização do sistema de
suspensão
Luiz Flávio Mendes Bicudo Romão, Angelo Caporalli Filho, Rodrigo Oliveira Telini, Luís Felipe Santos Silva
Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, Campus de Guaratinguetá
Introdução
Resultados e Discussão
A equipe Piratas do Vale Bardahl, na concepção do protótipo
MB1114 para a competição Baja SAE Brasil 2015, teve como objetivo
construir um carro resistente às condições de pista, mantendo
conforto, tração e dirigibilidade. Molas são projetadas para guardar
energia e promover uma força de tração, compressão ou torque. Em
um veículo, a mola é o principal elemento elástico da suspensão e
deve absorver as irregularidades do terreno. As molas de passo
variável são desenvolvidas para aumentar o conforto do veículo uma
vez que possui uma menor rigidez para pequenos impactos e uma
maior rigidez para maiores impactos, conforme Figura 1.
Após testes realizados com a nova mola dual rate, verificou-se que a
partir de uma determinada forca, a mola de constante k2 atinge seu
comprimento fechado, com todas as espiras em contato e sua rigidez
se torna próxima ao de um elemento rígido e assim, a mola de duas
constantes assume a constante igual à da mola k1.
Através de cálculos da frequência natural, foi possível confirmar uma
diminuição da vibração transferida ao piloto, melhorando o conforto
do carro.
Tabela 1. Frequência natural do protótipo Baja para cada mola.
Mola
Uma constante
Duas Constantes
Frequência Natural(Hz)
1,432890105
1,065646039
(a)
(b)
Figura 1. Mola atual (a) e nova mola de passo variável (b).
Objetivos
Otimizar o sistema de suspensão do atual protótipo da Equipe Piratas
do Vale Bardahl projetando molas de passo variável.
Carregamento (N)
Gráfico 1. Compressão da Mola com o carregamento.
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Constante Única
Constante Dupla
0
25 50 75 100 125 150
Deslocamento da mola (mm)
Conclusões
Material e Método
Após analisar as forças aplicadas na mola, definiram-se os
parâmetros básicos da mola, como diâmetro do fio, diâmetro externo
e comprimento, e especificou-se o aço SAE 9254 para sua confecção.
Para a mola de passo variável, utilizou-se a equação para molas em
série como segue para “n” molas:
(1/keq) = [(1/k1) + (1/k2) + ... + 1/kn)]
Assim, associou-se duas molas para que a constante da mola
resultante fosse menor do que a mola atual, no intuito de atingir o
objetivo estabelecido. As molas foram instaladas no veículo baja para
posterior comparação com aquelas utilizadas anteriormente.
Discutindo os resultados, foi possível concluir que as molas de passo
variável são mais eficientes do que as molas simples pois estas se
adaptam com maior conforto ao carregamento exercido pelas
condições da pista e transferências lateral e longitudinal de carga.
Bibliografia
1 DIXON, John C.. Tires, Suspension and handling. 2. ed. London: Arnold, 1996.
2 NORTON, Robert L.. Machine Design. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2004
Agradecimentos
À equipe Piratas do Vale Bardahl.