— Tipo
Mola helicoidal que trabalha aplicando um binário sobre um giro.
Molas de
torção
Molas helicoidais que trabalham aplicando um binário sobre um movimento de rotação, e não uma carga axial. As suas pernas transmitem e absorvem o momento torsor ao girar.
Apesar do nome, o fio trabalha à flexão. E um pormenor crítico: a mola deve ser sempre carregada no sentido que fecha o enrolamento.
Trabalho
Binário de retorno
Carga
Angular (binário M)
Comportamento
M = k · θ
Fabrico
À medida
01
O que é uma mola de torção e como trabalha
Elementos elásticos concebidos para trabalhar aplicando um binário de torção sobre um movimento de rotação. A sua parte ativa é um enrolamento helicoidal de fio de aço cujas extremidades —conformadas em diferentes geometrias de perna— transmitem e absorvem o momento torsor gerado pelo giro.
Ao contrário das molas de compressão ou de tração, a carga não atua na direção axial mas sim de forma angular: as pernas giram em torno do eixo do corpo. Isto torna-as imprescindíveis em mecanismos de retorno, fecho ou indexação rotativa, onde é necessário um binário de retorno controlado após um giro.
O comportamento é linear: o binário cresce de forma proporcional ao ângulo girado segundo a sua constante de binário, M = k · θ. Uma mola bem dimensionada oferece uma longa vida útil, normalmente superior à de uma mola de tração equivalente.
— Especificações gerais
— Carga
Angular (binário M), não axial — as pernas giram em torno do eixo.
— Esforço no fio
Flexão (apesar do nome); tensão máx. na fibra interior.
— Comportamento
Linear: M = k · θ (constante de binário por grau de giro).
— Extremidades
Perna reta tangencial · radial · curva / gancho · à medida.
— Sentido de carga
Sempre o que fecha o enrolamento (reduz o diâmetro).
— Materiais
Aço ao carbono · inox 302/304/316 · ligas de alto desempenho.
— Fabrico
À medida sob desenho, com sentido de enrolamento especificado.
02
Trabalham à flexão, não à torção
Embora o nome sugira o contrário, o fio de uma mola de torção não trabalha à torção, mas sim à flexão: o binário transmite-se ao longo do fio enrolado como um esforço de flexão.
A tensão máxima concentra-se na fibra interior de cada espira (efeito de curvatura, fator de Wahl), e é aí que se iniciam as fissuras de fadiga.
Dado prático de projeto: aumentar o índice da mola (C = Dm/d) reduz essa tensão interior. Passar de C = 4 para C = 6 reduz a tensão da fibra interior em cerca de 12 %, melhorando a vida à fadiga.
M = k · θ
binário totalC = Dm / d
índice da molaAo defletir as pernas no sentido correto, o corpo reduz o seu diâmetro interior e alonga-se ligeiramente (aprox. um diâmetro de fio por cada volta completa de perna). É necessário prever folga com o eixo guia.
Geometria da mola
- Ø d Diâmetro de fio
- Dm Diâmetro médio de espira
- De Diâmetro exterior
- Lk Comprimento do corpo enrolado
- θ Ângulo de giro de trabalho
- M Binário — momento torsor de retorno
As cotas básicas de uma mola de torção: diâmetro de fio (Ø d), exterior (De) e médio (Dm), comprimento do corpo enrolado (Lk) e as pernas conformadas em ambas as extremidades.
A resposta é linear e arranca na origem: o binário cresce de forma proporcional ao ângulo girado segundo a constante de binário, M = k · θ.
Como o ler
As cotas da esquerda definem a geometria da mola —fio, diâmetros, comprimento do corpo e pernas—. A curva binário–ângulo da direita descreve a sua resposta: o binário cresce de forma linear com o ângulo girado, M = k · θ.
03
Sentido de enrolamento: o dado crítico
⚠ A mola deve fechar-se, nunca abrir-se
Uma mola de torção deve ser sempre carregada no sentido que reduz o diâmetro do corpo (fecha-o sobre o mandril). Nessa direção as tensões residuais de fabrico são favoráveis; no sentido contrário são desfavoráveis e a mola falha antes.
Por isso o sentido de enrolamento —direitas ou esquerdas— deve ser sempre especificado no desenho: uma mola de direitas e outra de esquerdas não são intercambiáveis, e omitir este dado é um dos erros mais dispendiosos no aprovisionamento de molas de torção.
O sentido de giro de trabalho (horário ou anti-horário) determina o sentido de enrolamento necessário e a posição das pernas (esquerda ou direita) na montagem. Convém defini-lo juntamente com o ângulo de trabalho e o binário.
Carregada no sentido que fecha o enrolamento (reduz Ø, esquerda) as tensões residuais são favoráveis. No sentido que o abre (aumenta Ø, direita) são desfavoráveis e a mola falha antes.
04
Mandril e guiamento
Uma mola de torção monta-se normalmente sobre um eixo ou mandril coincidente com a linha de giro do mecanismo. Como o diâmetro interior se reduz sob carga, o guiamento deve ser dimensionado com cuidado.
- Ø mandril A ~90 % do diâmetro interior da mola já contraído (na sua deflexão máxima).
- Demasiado grande A mola gripa sobre o eixo.
- Demasiado pequeno Permite encurvadura em grandes deflexões.
- Verificação A folga verifica-se na posição de deflexão máxima, não em repouso.
Fechado · close-wound
Mais compacto, mas com fricção entre espiras.
Com passo · open-wound
Reduz a fricção e a histerese quando é crítica.
O mandril dimensiona-se a ~90 % do diâmetro interior da mola já contraído, deixando folga. Demasiado grande e a mola gripa; demasiado pequeno e permite encurvadura.
Falamos do seu projeto?
Indique-nos binário nominal, ângulo de trabalho, sentido de giro, espaço disponível, tipo de perna e ambiente — a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á para dimensionar a mola de torção ótima. Fabricante desde 1974.
05
Configurações de perna e tipos
As pernas conformam-se segundo o ancoramento e o espaço disponível de cada mecanismo. O tipo de perna condiciona a montagem e o modo como a mola transmite o binário às peças vizinhas.
Perna reta tangencial
tangential leg
A mais comum; saída tangencial direta, primeira opção na maioria dos mecanismos.
Perna reta radial
radial leg
Para ancoramentos radiais alinhados com o eixo de giro do mecanismo.
Perna curva / com gancho
hook / bent leg
Engata sobre um pino ou peça; fecha o ancoramento sem elementos adicionais.
Dupla torção
double torsion
Um corpo de direitas e outro de esquerdas unidos: o binário total é a soma de ambos.
À medida
custom
Pernas conformadas segundo o mecanismo quando nenhuma padrão encaixa.
Dupla torção
Dois corpos enrolados —um de direitas e outro de esquerdas— unidos e a trabalhar em paralelo: o binário total é a soma do binário de ambos os corpos. Permite obter binários elevados mantendo as tensões individuais sob controlo. Cada secção projeta-se separadamente.
06
Materiais segundo o ambiente
A escolha do material depende do ambiente de trabalho: a seco prevalece a resistência mecânica; com humidade ou agentes químicos, a resistência à corrosão.
Material segundo o ambiente
| Ambiente | Material recomendado | Nota |
|---|---|---|
| Uso geral · seco | Fio de piano / aço ao carbono | Melhor resistência mecânica e relação custo-desempenho em ambientes secos. |
| Húmido · corrosão | Aço inoxidável AISI 302 / 304 | Resistência à corrosão para ambientes húmidos. |
| Químico agressivo / água salgada | Aço inoxidável AISI 316 | Máxima resistência à corrosão dentro dos inox de uso comum. |
| Temperatura · higiene · corrosão extrema | Ligas de alto desempenho (sob consulta) | Para exigências especiais de corrosão, temperatura ou higiene. |
— De seco a corrosivo
A seco, aço ao carbono / fio de piano pela sua maior resistência. Com humidade passa-se a inox 302/304/316; para corrosão, temperatura ou higiene extremas, ligas de alto desempenho sob consulta.
— Durabilidade
Como referência, uma mola de torção bem dimensionada oferece uma vida útil típica superior à de uma mola de tração equivalente.
07
Aplicações industriais
As molas de torção surgem em qualquer mecanismo que requeira um binário de retorno controlado após um giro: mecanismos de retorno, indexação rotativa, pedais, eletrodomésticos, automóvel e pinças. Para dimensionar o ângulo de trabalho, o binário nominal, o sentido de enrolamento e a geometria de perna, a equipa técnica da Surisa, fabricante especializado desde 1974, oferece apoio de engenharia sem custo.
Mecanismos de retorno
Dobradiças · trincos · fechos · tampas
Devolvem um elemento à sua posição de repouso após um giro: dobradiças, trincos, fechos e tampas rebatíveis que devem voltar sozinhas.
Indexação e posicionamento
Roquetes · seletores
Mantêm e devolvem posições angulares discretas em roquetes, seletores e mecanismos de indexação rotativa.
Pedais e alavancas
Retorno automático
Fornecem o binário de retorno automático à posição de repouso em pedais e alavancas acionadas de forma repetitiva.
Eletrodomésticos
Tampas · abertura / fecho
Mecanismos de abertura e fecho, tampas e conjuntos de grande consumo que requerem um binário de retorno repetível.
Automóvel
Comandos · retornos · habitáculo
Comandos, mecanismos de retorno e conjuntos do habitáculo onde se exige um binário fiável e longa vida à fadiga.
Pinças e grampos
Força de aperto por binário
Geram a força de aperto por binário em pinças, grampos e elementos de fixação que fecham sobre uma peça.
08
Preguntas frecuentes
01 O que é uma mola de torção e como trabalha?
É uma mola helicoidal que trabalha aplicando um binário sobre um movimento de rotação, em vez de uma carga axial. As suas extremidades (pernas) ancoram-se a dois componentes e, ao girar um em relação ao outro, a mola armazena energia angular e exerce um binário de retorno. Ao contrário das molas de compressão (axial, empurrar) ou de tração (axial, puxar), a carga da mola de torção é angular: as pernas giram em torno do eixo do corpo.
02 Porque se diz que trabalha à flexão e não à torção?
Porque, apesar do nome, o fio enrolado suporta um esforço de flexão, não de torção, quando se aplica o binário. A tensão máxima concentra-se na fibra interior de cada espira pelo efeito de curvatura, e é aí que se iniciam as fissuras de fadiga. Por isso aumentar o índice da mola (relação entre diâmetro médio e diâmetro de fio) reduz essa tensão interior e prolonga a vida da mola.
03 Porque é tão importante o sentido de enrolamento?
Porque a mola deve ser sempre carregada no sentido que fecha o enrolamento e reduz o seu diâmetro: nessa direção as tensões residuais de fabrico são favoráveis, ao passo que no sentido contrário são desfavoráveis e a mola falha antes. Uma mola de direitas e outra de esquerdas não são intercambiáveis, e o sentido de giro de trabalho determina a posição das pernas na montagem. Omitir o sentido de enrolamento no desenho é um dos erros mais dispendiosos ao encomendar molas de torção.
04 O que há que ter em conta com o eixo ou mandril?
Que o diâmetro interior da mola se reduz ao carregá-la, pelo que o mandril deve ser dimensionado a aproximadamente 90 % do diâmetro interior da mola já contraído na sua deflexão máxima. Um mandril demasiado grande faz com que a mola gripe; um demasiado pequeno permite encurvadura em grandes deflexões. A folga deve ser sempre verificada na posição de deflexão máxima, não em repouso. O corpo também se alonga ligeiramente, cerca de um diâmetro de fio por cada volta completa.
05 O que é uma mola de dupla torção?
É uma mola formada por dois corpos enrolados, um de direitas e outro de esquerdas, unidos e a trabalhar em paralelo. O binário total que entrega é a soma do binário de ambos os corpos, o que permite obter binários elevados mantendo as tensões individuais sob controlo. Usa-se quando é necessário mais binário do que daria um só corpo dentro do espaço disponível. Cada secção projeta-se separadamente.
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