A calculadora de rigidez da mola fornece um método rápido e preciso para determinar a rigidez (k) de uma mola. Este valor é fundamental para garantir que os sistemas mecânicos funcionem corretamente sem falhas devido ao manuseio inadequado da carga. A calculadora usa a seguinte fórmula:
Fórmula da calculadora de rigidez da mola
em que:
- k – Rigidez da mola (N/m ou lb/pol)
- G – Módulo de cisalhamento do material da mola (N/m^2 ou lb/in^2)
- d – Diâmetro do fio da mola (m ou pol.)
- D – Diâmetro médio da mola (m ou pol.)
- n_a – Número de bobinas ativas
Os valores do módulo de cisalhamento (G) muitas vezes podem ser encontrados em tabelas de propriedades de materiais ou folhas de dados de fornecedores. O diâmetro médio (D) é calculado como a média do diâmetro externo e do diâmetro interno, e o número de bobinas ativas (n_a) é o número total de bobinas menos quaisquer bobinas inativas nas extremidades.
Tabela de conversão para materiais comuns
A tabela a seguir fornece valores típicos de módulo de cisalhamento para materiais comuns usados na fabricação de molas:
| Material | Módulo de cisalhamento G (N/m^2) |
|---|---|
| Aço | 79.3 x 10 ^ 9 |
| Aço inoxidável | 77 x 10 ^ 9 |
| Cobre | 45 x 10 ^ 9 |
| Resina | 39 x 10 ^ 9 |
| Alumínio | 26 x 10 ^ 9 |
Esta tabela ajuda os usuários a consultar rapidamente o módulo de cisalhamento necessário para a calculadora sem precisar procurar essas informações separadamente.
Exemplo de calculadora de rigidez de mola
Problema: Calcule a rigidez de uma mola de aço com diâmetro de fio de 0.01 m, diâmetro médio de 0.1 m e 20 bobinas ativas.
Alternativa: Usando a fórmula:
k = (79.3 x 10 ^ 9 x (0.01) ^ 4) / (8 x (0.1) ^ 3 x 20) = 198.25 N/m
Este resultado indica que a mola terá uma rigidez de 198.25 N/m, tornando-a adequada para aplicações que requerem este nível específico de rigidez.
Perguntas frequentes mais comuns
A rigidez da mola, denotada como k, é uma medida da resistência de uma mola à compressão ou estiramento, dependendo de seu material, design e dimensões.
O módulo de cisalhamento (G) é uma propriedade do material que descreve a resposta do material a tensão de cisalhamento e normalmente é encontrado em bancos de dados de engenharia ou folhas de dados de materiais.
Esta calculadora foi projetada para molas cilíndricas helicoidais. Para outros tipos de molas, como molas cônicas ou torcionais, são necessárias fórmulas diferentes.