Elementos de Máquinas
Professor: Leonardo Leódido
Aula 7 – Elementos Elásticos
Elementos de Máquinas
Aula 7 – Elementos Elásticos
Instituto Federal de Brasília
Técnico em Eletromecânica
Introdução
•
•
•
•
•
Definição
Classificação
Características
Aplicação
Representação
Elementos de Máquinas
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Definição
• São elementos que ligam peças permitindo que essas se
movimentem sem sofrerem alterações.
• Os elementos elásticos sofrem deformação elástica sob ação
de uma força.
• As uniões elásticas são usadas para amortecer choques,
armazenamento de energia, distribuição de cargas, reduzir ou
absorver vibrações e para tornar possível o retorno de um
componente mecânico à sua posição primitiva.
• Usados em estofamentos, fechaduras, válvulas de descarga,
suspensão de automóvel, relógios, brinquedos.
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Definição
Armazenamento de energia
Nesse caso, as molas são utilizadas
para acionar mecanismos de relógios,
de brinquedos, de retrocesso das
válvulas de descarga e aparelhos de
controle.
Amortecimento de choques
As molas amortecem choques em
suspensão e pára-choques de
veículos, em acoplamento de eixos e
na
proteção
de
instrumentos
delicados ou sensíveis.
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Definição
Distribuição de cargas
As molas distribuem cargas em
estofamentos de poltronas, colchões,
estrados de camas e veículos em
que, por meio de molas, a carga pode
ser distribuída pelas rodas.
Limitação de vazão
As molas regulam a vazão de água
em válvulas e registros e a vazão de
gás em bujões ou outros recipientes.
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Definição
Preservação de junções ou contatos
Nesse caso, a função das molas é a
de preservar peças articuladas,
alavancas de contato, vedações, etc.
que estejam em movimento ou
sujeitas a desgastes. Ainda, as molas
têm a função especial de manter o
carvão de um coletor sob pressão.
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
– ao esforço
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
• Helicoidais
– ao esforço
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
• Helicoidais
• Plana
– ao esforço
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
• Helicoidais
• Plana
– ao esforço
• Tração
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
• Helicoidais
• Plana
– ao esforço
• Tração
• Compressão
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Classificação
• Podem ser classificadas quanto:
– a forma
• Helicoidais
• Plana
– ao esforço
• Tração
• Compressão
• Torção
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Características
• Helicoidal
– Fabricadas em barra de aço enrolado em forma de
hélice.
– Normalmente enrolada a direita.
– Podem ser de tração, compressão e torção
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Características
Helicoidal cilíndrica de compressão
É formada por espirais. Quando esta mola é comprimida por alguma
força, o espaço entre as espiras diminui, tornando menor o comprimento
da mola.
H - comprimento
De - diâmetro externo
Di - diâmetro interno
d - diâmetro da seção
p - passo
Passo é a distância entre os centros de duas espiras consecutivas. A
distância entre as espiras é medida paralelamente ao eixo da mola.
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Características
Helicoidal cilíndrica de tração
As molas helicoidais de tração são similares às molas helicoidais de
compressão no entanto elas precisam de extremidades especiais para
que a carga possa ser aplicada. Estas extremidades são chamadas de
ganchos que podem ter diversos formatos.
Uma diferença em relação às molas de
compressão, refere-se ao comprimento:
um útil (corpo da mola) e um total
(incluindo ganchos de fixação).
H - representa o comprimento total da mola;
h - comprimento do corpo da mola.
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Características
Helicoidal cilíndrica de torção
As molas helicoidais de torção possuem extremidades em forma de
braços de alavanca onde é aplicada a força, além de possuir as espiras.
r - comprimento do braço de alavanca;
a - ângulo entre pontas.
Note que as forças que atuam sobre a
mola de torção são perpendiculares ao
seu eixo.
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Características
Helicoidal cônica de compressão
Molas cônicas podem ter seções variadas. Resistem a esforços de
compressão e possuem aplicações para projetos específicos.
Mola cônica de seção circular
Onde:
H: comprimento;
Dm: diâmetro maior da mola;
dm: diâmetro menor da mola;
p: passo;
nº: número de espiras;
d: diâmetro da seção do arame;
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Características
Helicoidal cônica de compressão
Mola cônica de seção retangular
Em lugar do diâmetro do arame (d) da mola circular, a mola de seção
retangular apresenta outras características:
e - espessura da seção da lâmina
A - largura da seção da lâmina
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Características
• Plana
– Fabricadas em material plano ou fita
– Podem ser do tipo simples, prato, feixe ou espiras.
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Características
• Plana
– Fabricadas em material plano ou fita
– Podem ser do tipo simples, prato, feixe ou espiras.
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Características
Mola Plana Simples
Esse tipo de mola é empregado somente para algumas cargas. Em
geral, essa mola é fixa numa extremidade e livre na outra. Quando
sofre a ação de uma força, a mola é flexionada em direção oposta.
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Características
Mola Prato
Essa mola tem a forma de um tronco de cone com paredes de seção
retangular. Em geral, as molas prato funcionam associadas entre si,
empilhadas, formando colunas.
De: diâmetro externo da mola;
Di: diâmetro interno da mola;
H: comprimento da mola;
h: comprimento do tronco interno da
mola;
e: espessura da mola.
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Características
Feixe de Molas
O feixe de molas é feito de diversas peças planas de comprimento
variável, moldadas de maneira que fiquem retas sob a ação de uma
força. É empregado em pequenos espaços (altura), especialmente em
veículos pesados (caminhões).
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Características
Mola Espiral
A mola espiral tem a forma de espiral ou caracol. Em geral ela é feita de
barra ou de lâmina com seção retangular. A mola espiral é enrolada de
tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares. Esse
tipo de mola é muito usado em relógios e brinquedos.
De: diâmetro externo da mola
L: largura da seção da lâmina;
e: espessura da seção da lâmina;
nº: número de espiras.
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Aplicação
• Material de fabricação
As molas podem ser feitas com os seguintes materiais: aço, latão,
cobre, bronze, borracha, madeira, plastiprene, etc.
• Aplicação
Para selecionar o tipo de mola, é preciso levar em conta certos fatores,
como por exemplo, espaço ocupado, peso e durabilidade. Há casos
em que se deve considerar a observação das propriedades elásticas,
atritos internos ou externo adicional (amortecimento, relações
especiais entre força aplicada e deformação).
Na construção de máquinas empregam-se, principalmente, molas
helicoidais de arame de aço. São de baixo preço, de dimensionamento
e montagem fáceis e podem ser aplicadas em forças de tração e de
compressão.
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Aplicação
As molas de borracha são utilizadas em fundações, especialmente
como amortecedores de vibrações e ruídos e em suspensão de
veículos.
As molas de lâmina (feixe de molas) e de barra de torção requerem
espaços de pequena altura (veículos).
As molas espirais (de relógios) e de prato podem ser montadas em
espaços estreitos.
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Aplicação
As molas de lâmina, de prato, helicoidal de prato e de borracha
dispendem pouca quantidade de energia por atrito.
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Representação
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