6 - Cabos de Aço
Ex 2) Um cabo tipo 6x25 deverá ser utilizado em um guincho de obras
a) Especificar o diâmetro do cabo para trabalhar com um peso de 10000 N ( 1020Kgf).
De acordo com a tabela de Fator de segurança, para guincho;
F.S. = 5
A força a ser aplicada no cabo é Fcabo = 10000N, então,
Da tabela (anexo 1), para um cabo tipo 6x25 com capacidade de ruptura superior a 50000N, temos um diâmetro do cabo de 3/8” que tem uma carga de ruptura de 55300N
Resposta: Utilizar um cabo 6x25 com diâmetro de 3/8”
b) Calcular o diâmetro mínimo possível do tambor (carretel) do guincho Dtambor= 26 x dcabo
Dtambor = 26x 9,5 Dtambor= 247 mm
10000N = Carga de Ruptura 5
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7 – Molas
Molas helicoidais
A mola helicoidal é a mais usada em mecânica. Em geral, ela é feita de barra de aço enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica. A barra de aço pode ter seção retangular, circular, quadrada, etc. Em geral, a mola helicoidal é enrolada à direita. Quando a mola helicoidal for enrolada à esquerda, o sentido da hélice deve ser indicado no desenho.
A mola helicoidal de compressão é formada por espiras. Quando esta mola é comprimida por alguma força, o espaço entre as espiras diminui, tornando menor o comprimento da mola.
A mola helicoidal de tração possui ganchos nas extremidades, além das espiras. Os ganchos são também chamados de olhais.
Para a mola helicoidal de tração desempenhar sua função, deve ser esticada, aumentando seu comprimento. Em estado de repouso, ela volta ao seu comprimento normal.
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A mola helicoidal de torção tem dois braços de alavancas, além das espiras.
Veja um exemplo de mola de torção na figura à esquerda, e, à direita, a aplicação da mola num pregador de roupas.
As molas helicoidais também podem ser do tipo cônica, veja suas aplicações em utensílios diversos.
Algumas molas padronizadas são produzidas por fabricantes específicos e encontram-se nos estoques dos almoxarifados. Outras são executadas de acordo com as especificações do projeto, segundo medidas proporcionais padronizadas.
A seleção de uma mola depende das respectivas formas e solicitações mecânicas.
Para poder ler e interpretar os desenhos técnicos de molas diversas é necessário conhecer suas características.
Características das molas helicoidais
As principais dimensões da mola helicoidal de compressão cilíndrica são:
De: diâmetro externo;
Di: diâmetro interno;
H: comprimento da mola;
d: diâmetro da seção do arame;
p: passo da mola;
nº: número de espiras da mola.
Molas planas
As molas planas são feitas de material plano ou em fita, podem ser do tipo simples, prato, feixe de molas e espiral.
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.
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Mola prato
Essa mola tema forma de um tronco de cone com paredes de seção retangular.
Em geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas.
O arranjo das molas nas colunas depende da necessidade que se tem em vista.
As características das molas prato são:
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.
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.
Este tipo de mola é muito utilizado em suspensão de veículos, principalmente veículos de carga.
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.
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Para interpretar a cotagem da mola espiral, você precisa conhecer suas características.
Molas de borracha e plastiprene
As molas de borracha são utilizados em amortecedores de vibrações, ruídos, suspensão de veículos, e a de plastiprene sobretudo em ferramentas de estampo.
Material para Molas
Material Especificação Descrição
Aço ABNT 1065 Temperado em óleo Material muito comum, e muito utilizado em aplicações gerais, com bom custo.
Não deve ser utilizado em aplicações severas, choque.
Não pode ser utilizado em temperaturas superiores a 180 C.
Aço 1085 Corda de piano Melhor e mais comum material para pequenos diâmetros.
Normalmente encontrado em diâmetros de 0,3 mm a 3 mm.
Aço ABNT 6150 Aço liga Cromo Vanádio Utilizado onde requer condições de trabalho mais severas, possui boa resistência à fadiga e é recomendado para aplicações com choques.
Utilizado em válvulas de motores, suporta até 220C
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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Representação de molas em desenho
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Dimensionamento de Molas Helicoidais
Constante k da mola
A constante k da mola é definida como a força necessária para produzir uma deflexão (deformação) de 1mm na mola, então;
Onde;
k = Constante da mola [ Kgf/mm] ; [N/mm]
F = Força aplicada na mola [Kgf] ; [N]
x = Deflexão causada na mola [mm]
ex1) Uma mola deverá deformar 25 mm quando for aplicada uma força de 500 N.
a) Calcular a constante k da mola.
Dados o diâmetro médio da mola, o diâmetro do arame, o número de espiras e o material da mola é possível calcular a constante k pela fórmula:
da= diâmetro do arame [mm]
dm = diâmetro médio da mola [mm]
na = número de espiras ativas F = k .x
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A tensão atuante na mola submetida à tração ou compressão pode ser determinada por:
Em que:
τmola = Tensão atuante (MPa)
KW = Fator de Correção de Wahl (adimensional) F = Força atuante na mola (N)
C = Índice de curvatura da mola (adimensional) da = diâmetro do arame (mm)
O fator de correção de Wahl é determinado por:
E a relação do índice de curvatura C:
A tensão admissível da mola depende do tipo de material, do diâmetro do arame utilizado, e do regime de serviço, que pode ser Pesado P, Médio M, ou leve L. Os valores de tensão admissível podem ser obtidas na tabela do anexo dessa apostila.
É importante lembrar que, para a mola suportar o trabalho com segurança, a tensão atuante na mola deve ser menor ou igual à tensão admissível, ou seja:
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Exercícios
1) Dado a mola helicoidal da figura, com diâmetro dm = 30mm e diâmetro do arame da = 3,2 mm com 7 espiras ativas.
Calcular:
a) Se a mola suporta a força aplicada b) A constante k da mola
c) A deformação “x” da mola com a força aplicada Dado:
Mola de aço 1095, serviço médio G = 80 GPa = 80000 N/mm2 F = 140N.
2) Dado a mola helicoidal de aço, com 7 espiras ativas, diâmetro dm = 35mm e diâmetro do arame da = 4mm.
Calcule:
a) A força máxima que pode ser aplicada na mola com segurança b) A constante K da mola
c) A força na mola para uma deformação x = 8 mm Dado:
Mola de aço 1065, serviço pesado.
G = 80000 N/mm2 F =
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8 - Mancais
O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apoia o eixo, permitindo que ele gire transmitindo torque.
Dependendo da aplicação e os esforços, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento.