Ferramenta de engenharia gratuita #064
Calculadora de projeto de mola helicoidal de compressão
Projete molas helicoidais de compressão. Insira o diâmetro do fio, o diâmetro da espira, o comprimento livre, o número de espiras ativas e o módulo de cisalhamento para calcular a constante elástica, a carga máxima, a tensão de cisalhamento e a altura em estado sólido.
Resultados
Constante da Mola
Tensão de cisalhamento com correção de Wahl
Fator Wahl
onde C = D/d é o índice da mola.
Altura sólida
| Material | G (GPa) | Uso típico |
|---|---|---|
| Fio Musical (A228) | 79.3 | Uso geral, alta resistência à fadiga |
| Cromo-Vanádio | 77.2 | Cargas de choque de alta tensão |
| Aço inoxidável 302 | 69.0 | Resistência à corrosão |
| Bronze de fósforo | 41.4 | Elétrico, não magnético |
| Berílio Cobre | 44.8 | Não produz faíscas, condutivo |
Dado: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79 300 MPa
C = 30/4 = 7,5
k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2.160.000 = 9,39 N/mm
Altura sólida = (10+2) × 4 = 48 mm → Curso = 80 − 48 = 32 mm
Fsólido = 9,39 × 32 = 300,5 N
⚠️ Nota: Nunca comprima uma mola até sua altura máxima em serviço. Projete o curso de trabalho para ≤80% da deflexão disponível. Verifique se há flambagem caso o comprimento livre/diâmetro médio seja > 4.
A constante de rigidez da mola é k = Gd⁴/(8D³n), onde G é o módulo de corte, d é o diâmetro do arame, D é o diâmetro médio da espira e n é o número de espiras ativas. Isto pressupõe arame redondo e ângulo de passo desprezável.
O fator de Wahl Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C contabiliza a curvatura e o esforço transverso direto. C = D/d é o índice da mola. Aumenta a tensão de corte calculada, especialmente para espiras apertadas (baixo C).
C = 4 a 12 é típico. C < 4 é difícil de fabricar e apresenta tensões elevadas. C > 12 leva a emaranhamento e encurvadura. C = 6–10 é o intervalo ótimo.
Comprimento de bloco (solid height) = número total de espiras × diâmetro do fio. É o comprimento da mola totalmente comprimida (espiras encostadas). Nunca comprima a mola até ao bloco em serviço — limite a flecha de trabalho a 80% do curso disponível.
Corda de piano (Music wire): 79.3 GPa, Inox 302: 69 GPa, Crómio-vanádio: 77.2 GPa, Bronze fosforoso: 41.4 GPa. O valor de G varia ligeiramente com a temperatura.
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.
Instrumentos e software profissionais para balanceamento de campo. Utilizados em mais de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko é engenheiro de análise de vibrações e fundador e diretor executivo da Vibromera. Há mais de 15 anos que equilibra equipamentos rotativos no terreno e não numa bancada de ensaio: destroçadores, ventiladores industriais, britadeiras, centrifugadoras, veios e fusos. Foi desse trabalho que nasceram os instrumentos Balanset — foram concebidos como uma ferramenta que o técnico pode levar até à máquina e utilizar sozinho, no local, e não como equipamento de laboratório. A Vibromera foi fundada em 2017 e, desde 2023, está sediada no Porto, em Portugal. É aqui que decorrem o desenvolvimento, a montagem e o apoio à linha Balanset. O instrumento de referência é o Balanset-1A, um analisador portátil para equilibragem em um e dois planos e para diagnóstico de vibrações. Nikolai participa pessoalmente no apoio ao cliente, na resolução de casos de equilibragem difíceis e no desenvolvimento do software. Trabalha com clientes em todo o mundo, em qualquer idioma.
