— Tipo
Tira plana de aço pré-tensionada, enrolada em espiral sobre si própria ou um tambor.
Molas de
força constante
Tiras planas de aço inoxidável 301 pré-tensionado enroladas em espiral. Ao estendê-las, a tensão do material resiste de forma contínua e exerce uma força quase constante em todo o curso, sem depender da deflexão.
São a solução para contrapesos, retração e qualquer mecanismo que necessite de uma força de retorno uniforme em cursos longos. A Surisa fabrica-as à medida com apoio de engenharia.
Tipo
Tira plana enrolada em espiral
Força
Uniforme em todo o curso
Material
Inoxidável 301 pré-tensionado
01
O que é uma mola de força constante e como funciona
As molas de força constante, denominadas constant force springs na terminologia técnica internacional, são tiras planas de aço pré-tensionadas que se enrolam formando espiras de raio constante. Ao contrário de uma mola helicoidal, não armazenam energia ao esticarem-se: a força nasce da resistência do material a desenrolar-se e a regressar ao seu raio natural de curvatura.
A sua característica definidora é que exercem uma força quase constante durante todo o curso, independentemente de quanto a banda se tenha estendido. Isto torna-as ideais para contrapesos, retração e qualquer aplicação que exija uma força de retorno uniforme em cursos longos.
A Surisa fabrica-as à medida, ajustando força, largura de banda e número de voltas, com apoio técnico de engenharia para cada aplicação.
— Especificações gerais
— Comportamento
Força quase constante em todo o curso, independente da deflexão.
— Princípio
A força nasce da resistência do material a desenrolar-se e a regressar ao seu raio natural.
— Força de saída
F = (E · b · t³) / (26 · Rn²) — aproximada.
— Rampa inicial
Carga plena ao estender a banda ≈ 1,25 × o seu diâmetro; depois, curva plana.
— Material de referência
Aço inoxidável tipo 301 pré-tensionado.
— Vida à fadiga
Tipicamente de 2.500 a mais de 1.000.000 de ciclos consoante o dimensionamento.
— Fabrico
À medida: força, largura de banda e número de voltas ajustáveis.
02
Porque é que a força é constante
A força é constante porque a variação do raio de curvatura é constante à medida que a banda se desenrola. Enquanto o raio das espiras enroladas não variar significativamente, a força de oposição mantém-se plana.
Após uma breve rampa inicial —a banda atinge a carga plena ao estender-se cerca de 1,25 vezes o seu diâmetro—, a curva força-deslocamento é essencialmente horizontal.
vs. mola de tração · lei de Hooke
Uma mola de tração helicoidal segue F = k·x: a força aumenta de forma proporcional ao alongamento. Se necessitar que a força cresça com o curso, a opção é uma mola de tração; se necessitar que se mantenha plana, uma mola de força constante.
A curva da mola de força constante (terracota) mantém-se plana após a rampa inicial; a da mola de tração (tracejada) cresce linearmente com o deslocamento.
03
Cálculo e parâmetros de projeto
A força de saída depende da geometria da banda e do material. Estes quatro parâmetros, combinados, definem a força que a mola exerce.
Vida à fadiga: consoante o dimensionamento, uma mola de força constante oferece tipicamente entre 2.500 e mais de 1.000.000 de ciclos. É um dos parâmetros mais previsíveis do componente, o que facilita a sua seleção para uma vida-alvo.
| Parâmetro | Símbolo | Influência na força |
|---|---|---|
| Espessura de banda | t | O fator mais influente: a força varia com o cubo da espessura (t³). |
| Largura de banda | b | Influência linear: duplicar a largura duplica a força. |
| Raio natural de curvatura | Rn | Inversa ao quadrado: a menor raio, mais força. |
| Módulo de elasticidade | E | Propriedade do material (aço inoxidável, Inconel, Elgiloy…). |
Força de saída
F = (E · b · t³) / (26 · Rn²)
Onde E é o módulo de elasticidade, b a largura, t a espessura e Rn o raio natural. Como a força depende de t³, a espessura de banda é o parâmetro mais influente.
A tensão interna segue σ = E·t/(2·Rn): mantê-la abaixo de ~60 % do limite elástico do material é o que assegura vidas superiores a um milhão de ciclos.
As cotas que definem a força: largura de banda (b), espessura (t) e raio natural de curvatura (Rn) das espiras enroladas.
Vamos falar do seu projeto?
Diga-nos a força requerida, o curso, o espaço disponível e o ambiente de serviço — a nossa equipa de engenheiros calculará a largura de banda, o número de voltas e o material para a mola de força constante ideal. Fabricante desde 1974.
04
Regras de montagem
O comportamento correto depende de uma montagem adequada. A banda enrola-se sobre um tambor e fixa-se a extremidade livre ao ponto de carga, respeitando quatro regras básicas.
-
Diâmetro do tambor
Deve ser 10 %–20 % maior do que o diâmetro interior natural da mola, para não forçar a curvatura.
-
Voltas residuais
Pelo menos 1,5 voltas devem permanecer enroladas no tambor na extensão máxima, para garantir a integridade e a continuidade da força.
-
Guiamento da banda
A banda torna-se instável em extensões longas; convém guiá-la para evitar que se torça ou se dobre ao recolher.
-
Polias loucas
Se forem utilizadas, o seu diâmetro deve ser maior do que o natural e nunca devem flexionar a banda no sentido contrário à sua curvatura (back-bending).
⚙ Direção de trabalho
A força difere consoante o sentido do movimento (extensão ou retorno da banda), pelo que deve especificar-se a direção de trabalho ao dimensionar a mola.
A mola enrola-se sobre o tambor (Ø 10-20 % maior do que o interior) e deixa pelo menos 1,5 voltas residuais; a banda sai em direção à carga.
05
Materiais
O aço inoxidável 301 pré-tensionado é o material de referência para a grande maioria das aplicações. Para ambientes de alta temperatura ou muito corrosivos recorre-se a Inconel ou Elgiloy.
Materiais consoante o ambiente
| Material | Designação | Característica |
|---|---|---|
| Aço inoxidável tipo 301 | pré-tensionado | O mais habitual: qualidade e vida consistentes, boa retenção de tensão, resistência à corrosão e custo ótimo (magnético no estado endurecido). |
| Aço ao carbono alto | high carbon | Melhor relação resistência-custo em ambientes secos. |
| Inconel | liga Ni-Cr | Alta temperatura e ambientes hostis. |
| Elgiloy | Co-Cr-Ni | Máxima resistência à fadiga e à corrosão. |
06
Aplicações industriais
As molas de força constante escolhem-se sempre que se necessite de uma força de retorno ou um contrapeso uniforme em cursos longos. Para o cálculo da força, largura de banda e número de voltas da sua aplicação, a equipa técnica da Surisa, fabricante especializado desde 1974, oferece apoio de engenharia sem custo.
Contrapesos e equilíbrio
Equilíbrio uniforme de portas, tampas, braços articulados e caixilhos de janela, mantendo qualquer posição sem esforço do utilizador.
Sistemas de retração
Recolha automática e constante de cabos, mangueiras, cintos e fitas, com uma força de retorno uniforme em todo o curso.
Mecanismos de extensão
Gavetas, guias lineares, ecrãs e estores onde se requer uma força de retorno constante e previsível ao longo de cursos longos.
Equipamentos médicos e de diagnóstico
Mecanismos de retorno suave e constante, onde a repetibilidade e a fiabilidade são críticas.
Molas motoras · constant torque
Enroladas entre dois carretos, acionam temporizadores, retratores e mecanismos de binário constante, armazenando e devolvendo energia de forma controlada.
Carga e curso à medida
Quando a combinação força–curso–espaço não é coberta por nenhum padrão, dimensiona-se uma banda específica ajustando força, largura e número de voltas.
07
Preguntas frecuentes
01 O que é uma mola de força constante e em que se diferencia de uma de tração?
É uma tira plana de aço pré-tensionada, enrolada em espiral, que exerce uma força praticamente constante ao longo de todo o seu curso, independentemente de quanto se estenda. A sua diferença fundamental em relação a uma mola de tração helicoidal é que esta última segue a lei de Hooke (a força cresce linearmente com o alongamento), enquanto a de força constante mantém a força plana. Se necessitar de força crescente, use tração; se a necessitar uniforme, força constante.
02 Porque é que a força se mantém constante?
Porque a força nasce da resistência do material a desenrolar-se e a recuperar o seu raio natural de curvatura, e essa variação de raio é constante à medida que a banda se desenrola. Enquanto o raio não variar de forma significativa, a força mantém-se plana. Há apenas uma breve rampa inicial: a carga plena atinge-se ao estender a banda cerca de 1,25 vezes o seu diâmetro, e a partir daí a curva força-deslocamento é horizontal.
03 De que depende a força que exerce?
Da geometria da banda e do material: a largura influencia de forma linear (duplicar a largura duplica a força), a espessura de forma cúbica (é o fator mais influente) e o raio natural de curvatura de forma inversa ao quadrado (a menor raio, mais força). A relação aproximada é F = (E·b·t³)/(26·Rn²). Para uma vida longa, a tensão interna deve manter-se abaixo de aproximadamente 60 % do limite elástico do material.
04 Como se monta corretamente uma mola de força constante?
Enrola-se sobre um tambor cujo diâmetro deve ser 10-20 % maior do que o diâmetro interior natural da mola, e fixa-se a extremidade livre ao ponto de carga. Na extensão máxima devem permanecer pelo menos 1,5 voltas enroladas no tambor para garantir a integridade e a continuidade da força. A banda deve ser guiada em cursos longos para que não se torça, e qualquer polia deve ser maior do que o diâmetro natural sem flexionar a banda no sentido contrário à sua curvatura.
05 Em que materiais são fabricadas e quantos ciclos duram?
O material de referência é o aço inoxidável tipo 301 pré-tensionado, pela sua qualidade, vida e retenção de tensão consistentes. Para ambientes de alta temperatura ou muito corrosivos usam-se Inconel ou Elgiloy, e o aço ao carbono alto para ambientes secos com melhor relação custo-resistência. A vida à fadiga típica vai de 2.500 a mais de 1.000.000 de ciclos consoante o dimensionamento, sendo um dos parâmetros mais previsíveis do componente.
Necessita de uma mola de força constante?
Indique-nos a força requerida, o curso, o espaço disponível e o ambiente — calculamos a largura de banda, o número de voltas e o material, e especificamos a direção de trabalho. Apoio de engenharia sem custo, fabricante desde 1974. Sempre à medida.