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Mola de compressão

Uma mola real trabalha entre duas posições: instalada (pré-carga) e de trabalho (máxima). Defina ambas e isto dá-lhe a força e a tensão em cada uma, a folga restante até ao bloco e — a parte que decide se sobrevive — um fator de segurança à fadiga para o ciclo entre as duas cargas. A resistência do fio é obtida a partir do diâmetro real do fio, pelo que o fio fino é corretamente mais resistente.

Mola de compressão — curso de trabalho k = —

Diâmetro do fio d mm

Diâmetro médio da espira D mm

Espiras ativas n_a voltas

Comprimento livre L₀ mm

Deflexão de pré-carga δ₁ mm

Deflexão de trabalho δ₂ mm

Material

Acabamento da superfície

Notas de engenharia

Dois pontos de funcionamento

Rigidez k = G·d⁴ / (8·D³·n_a); forças F = k·δ na pré-carga (δ₁) e em trabalho (δ₂).
Tensão de corte τ = K_W · 8·F·D / (π·d³), K_W = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C.
A resistência à tração depende do tamanho: S_ut = A / d^m (A, m por material). Cedência estática ao corte ≈ 0.45·S_ut.

Fadiga (Goodman + Zimmerli)

Corte alternado / médio τ_a = (τ₂−τ₁)/2, τ_m = (τ₂+τ₁)/2.
Resistência à fadiga de Zimmerli (independente do tamanho): sem shot-peening S_sa=241, S_sm=379 MPa; com shot-peening 398 / 534 MPa. Goodman: S_se = S_sa/(1−S_sm/S_su), S_su=0.67·S_ut.
Fator de fadiga n_f = 1 / (τ_a/S_se + τ_m/S_su). n_f ≥ 1 significa vida infinita (>10⁶ ciclos); o shot-peening duplica aproximadamente a resistência à fadiga alternada.
Mantenha o índice C entre 4–12, o ponto de trabalho afastado do bloco e L₀/D < 4 para evitar encurvadura.

Resultado

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