Nos equipamentos com esteiras, o grupo de mola, graças à ação combinada da mola helicoidal de compressão, cilindro e tirante, atua como proteção contra sobrepressões causadas por choques ou irregularidades do terreno.
A mola helicoidal tem como função absorver os choques aplicados na roda guia dianteira quando a máquina entra em contato com um obstáculo. Para além disso, corrige a tensão na corrente através da injeção de graxa no cilindro. Isso acontece por meio de uma válvula de controle que permite que o grupo da mola avance sob pressão hidráulica. Por fim, o tirante mantém a mola constantemente pré-carregada, unida ao corpo cilíndrico. Mas vejamos em detalhe as características de cada um desses componentes.
A mola é produzida a partir de fios de seção circular, de acordo com objetivos precisos de projeto, incluindo uma boa relação preço/qualidade e a capacidade de instalação no espaço disponível. Esta última é uma restrição que influencia os limites dimensionais do comprimento operativo da mola, assim como seu diâmetro interno e externo. Essas medidas determinam a tensão da mola juntamente com outros requisitos que precisam ser conhecidos a montante: a carga, a deflexão e o comprimento máximo em bloco.
Quando uma mola de compressão helicoidal é carregada, o fio enrolado é carregado por torção. Portanto, a tensão é máxima na superfície do fio e na borda interna da espiral. A gama de tensões influencia a vida da própria mola: quanto mais ampla ela for, menor deve ser a tensão máxima para se ter uma vida comparável.
A escolha dos materiais idôneos para a produção das molas helicoidais de compressão segue os critérios das normas sobre aços para molas. Para além disso, os materiais escolhidos devem cumprir outros requisitos, como:
Massa
Custo
Vida útil à fadiga
Limitações de espaço
Aplicações
Carga pretendida sobre a mola
Gama de tensões admissíveis de operação da mola
Resistência à corrosão e perda de carga em altas temperaturas
Nível de deformação que a mola sofre durante a produção
Nos aços para molas, as propriedades exigidas são obtidas através de altos teores de carbono e constituintes como silício, manganês, cromo, molibdênio e vanádio, e através de tratamentos térmicos como o endurecimento por têmpera.
A importância do processo de produção
A qualidade e eficiência das molas dependem de seu processo de produção, que se caracteriza tipicamente por três etapas: formação, tratamento térmico e pós-tratamento.
Há vários métodos de fabricação de molas:
Para cada tipo de mola é previsto um tratamento térmico que lhe confere robustez.
As molas pequenas e médias, que não serão submetidas a altas tensões durante o uso, necessitam de um tratamento de estabilização em pequenos fornos que operam a temperaturas entre 300 e 400 °C.
As molas grandes, que serão submetidas a altas tensões durante o uso, necessitam por sua vez de um tratamento de reforço, que se divide em fase de têmpera e de revenimento.
A têmpera consiste no aquecimento rápido das molas em um forno a 860 °C e posterior resfriamento brusco em banho de óleo. É utilizada para obter um bom compromisso entre tenacidade e dureza.
Segue-se um tratamento de revenimento para se conseguir um bom compromisso entre dureza, força e tenacidade do aço.
Após o tratamento térmico, a mola é submetida ao processo de presetting, que consiste em enrolar a mola a um comprimento livre maior do que o comprimento livre especificado. A mola a temperatura ambiente é comprimida em bloco ou a um comprimento específico de preset, para gerar elasticidade.
Possíveis problemas das molas helicoidais
Como qualquer outro componente, também as molas helicoidais podem sofrer uma série de problemas. As principais estão relacionadas à ruptura, que pode ocorrer por várias razões, entre as quais:
É um componente de alta resistência porque, quando a mola é defletida, atua sobre ele uma carga maior do que a pré-carga.
A carga aplicada ao tirante é de dois tipos:
Carga causada pelo impacto da porca contra o garfo quando a mola comprimida retorna da posição final de batente (por exemplo, o mesmo valor de carga no fim de curso);
Carga presente se houver um desvio entre o eixo da mola e o eixo da roda guia dianteira, ou seja, a carga de flexão causada pelo momento de flexão junto com a carga de fim de curso.
Estando sujeito a estas tensões, o tirante deve ser feito de uma liga de aço, considerando o aço para têmpera e revenimento mais utilizado devido a sua boa resistência, forjabilidade e usinabilidade. Além disso, deve ser adequado a todos os usos a quente até 500 °C para resistir à fluência. Pode também ser temperado superficialmente ou nitrizado para torná-lo mais resistente ao desgaste e à fadiga para peças não sujeitas a pressões específicas demasiado elevadas.
Injetando graxa no cilindro através da válvula de controle, o grupo de mola avança e tensiona a corrente; vice-versa, a liberação de graxa através da válvula irá afrouxar a corrente, fazendo recuar o grupo de mola.
Na montagem do cilindro, é usada uma bomba para transferir graxa para o cilindro através da válvula. Esta graxa move o pistão, que empurra o tensor completo. A válvula de controle, por outro lado, deve ser projetada e aplicada tendo em mente a máxima pressão de serviço. A superfície deve ser cromada para maior resistência ao desgaste e à corrosão.
O material escolhido para a fabricação do cilindro é normalmente um clássico aço de têmpera e revenimento contendo uma porcentagem suficiente de carbono para atingir a máxima tenacidade.
Dentro do grupo de mola, o cilindro deve estar necessariamente conectado ao tirante. Esta conexão tirante-cilindro pode ser realizada através de diferentes configurações, como:
• Soldagem
• Roscagem
• Peça única
• Encosto
• Roscagem+soldagem
• Encosto+soldagem
• Encosto+roscagem
• Encosto+roscagem+soldagem
Em seguida ilustramos os vários tipos de grupo de mola fornecidos para algumas das mais importantes marcas presentes no mercado.
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