Molas Laminadas
Introdução: Molas em feixes de Lâminas
As molas em feixes de lâminas para uso em suspensão,
são as mais antigas e surgiram para melhorar o conforto das carroças
e veículos de transporte de passageiros tais como: diligências,
charretes, etc.
Nas suspensões com molas helicoidais a
geometria do conjunto roda/pneumático é definida pelos seus braços,
tirantes, articulações e amortecedores (quando com funções geométricas
e estruturais).
Nas suspensões com molas em feixes de lâmina
esta função geométrica e estrutural é feira pelos feixes. Eles
posicionam os eixos e definem como os mesmos se movimentarão em relação
ao veículo, determinando seu desempenho em movimento, com as mais
variadas condições de carregamento.
Geralmente os feixes de lâminas são usados em
veículos de carga ou de passageiros, tais como: caminhões e ônibus.
Alguns automóveis e caminhonetes ainda em produção usam feixes em
suas suspensões traseiras.
O uso de feixes em veículos de pequeno porte
(automóveis, caminhonetes, furgões, peruas, etc.) tende a
desaparecer com sua substituição por molas helicoidais, lâminas
parabólicas e suspensões mais sofisticadas (hidropneumáticas ou
suspensões ativas com controle eletrônico de suas características
de desempenho).
Funcionamento: Trabalho da mola em feixe de lâmina
Se tomarmos uma lâmina de qualquer material
(madeira, plástico, aço, etc.) a apoiarmos suas extremidades,
aplicando-se um peso na sua região central, esta lâmina flexionará
sob a ação deste peso (força ou carga). A figura mostra as situações
com e sem carga:
Sem Carga:
Com Carga:
Observa-se que no segundo caso ocorre uma deformação
até uma certa posição que se denomina flecha, indicada pela letra
"f" na figura.
Esta deformação provocará esforços intensos
no material empregado. Se o material for adequado para suportar este
esforço não ocorrerá deformação permanente na lâmina ou ruptura
com ou sem separação das partes. É importante, por isso, a escolha
adequada do material no momento de projetar, desenhar e produzir molas
de suspensão veicular.
Toda vez que se aplica uma força em uma lâmina,
em um ponto afastado do seu apoio, tem origem um momento de uma força.
Veja a figura a seguir:
M = F x l = Momento da Força "F" no braço
"l"
M = Momento de aperto da porca ou torque
É justamente este momento de uma força, também
chamado de momento fletor, porque flexiona a lâmina, que provoca os
esforços internos no material. É ele que deforma ferramentas tais
como: chave de fendas, chave inglesa, chave estrela, chave de boca, pé-de-cabra,
etc.
Voltando a lâmina apoiada, temos o gráfico de
momentos fletores na figura:
(*) Existem outros esforços ainda não
considerados, tais como: força cortante, torção, etc.
Se o esforço máximo é no centro da lâmina,
é justamente lá que, provavelmente ela apresentará falhas. A experiência
nos mostra exatamente que isto pode, eventualmente, ocorrer. O feixe
de lâminas tem, por este motivo, uma configuração semelhante ao gráfico
de momentos fletores mostrado e necessita de mais material onde o
esforço é maior.
O esforço interno no material, devido ao esforço
externo representado pelo momento fletor, é chamado de tensão.
Em uma lâmina flexionada ocorrem trações e
compressões no material utilizado em sua fabricação como mostra a
figura abaixo:
Elementos A1 e B1 antes da deformação
Elementos A2 e B2 são os elementos A1 e B1 antes
da deformação.
A1 > A2 = Compressão
B1 > B2 = Tração
Se esta tensão de compressão ou de tração
ultrapassar os limites que o material empregado pode suportar teremos
elementos comprimidos ou tracionadas de maneira permanente.
A lâmina não mais voltará a sua posição
inicial que era retilínea (reta).
Shot-Peening
É um processo de martelamento da superfície do aço
que encrua esta região criando um espécie de casca mais dura.
Este processo adiciona uma durabilidade à mola em
testes de fadiga e, consequentemente, em uso no veículo. Voltando ao
exemplo de tensão tem-se:
Sem tensões e sem shot-peening:
Forma-se uma pré-tensão:
Stress-Shot-Peening
É uma operação de martelamento da superfície
com granalhas de aço em uma lâmina sob tensão, presa a um
dispositivo após se defletida. Tem a finalidade de aumentar ainda
mais a vida útil do feixe.
Troca de molas de um veículo
As molas em feixe de lâminas podem apresentar três
tipos de problemas
- Projeto inadequado (não atende ao uso
previsto).
- Uso indevido (não é usado como previsto).
- Fabricação não conforme (não atende o
projeto).
Para a execução de um projeto satisfatório é
necessário que os dados de entrada (informações) sejam adequados ao
uso que será submetido o produto projetado. Isto nem sempre acontece.
A diversidade de usos exige que o produto satisfaça uma enormidade de
requisito iniciais nem sempre disponíveis. Um exemplo é a
sobrecarga, muito comum em localidades onde a atuação do controle de
cargas permitidas por eixo e deficiente.
Se um projeto é executado para atender estradas
ruins, agentes corrosivos em excesso (litoral com tráfego nas praias)
e manutenção inadequada, certamente o produto será excessivamente
caro para quem não submeter seu veículo às condições mencionadas.
Exemplos de projeto inadequado:
Exemplos de uso indevido:
- Sobrecarga: O manual do proprietário não e
respeitado. Além do excesso de carga total deve também ser
considerado o carregamento inadequado (cargas deslocadas para um
lado, para trás ou para cima da caçamba do veículo).
- Grampos de fixação soltos: Esta falta de
inspeção periódica do torque de fixação dos grampos permite
que eventualmente eles fiquem soltos. O feixe é submetido a uma
tensão adicional na parte central o que pode ocasionar a ruptura
prematura de lâminas ou cizalhamento da cabeça do parafuso
central (espigão).
- Falta de lubrificação periódica das lâminas
do feixe: As lâminas, sem lubrificante, ao se atritarem umas com
as outras, podem provocar o efeito de endurecimento localizado que
acaba provocando a fratura da lâmina afetada neste local.
- Manutenção inadequada: Além dos dois ítens
acima, reaperto de grampo e lubrificação entre lâminas, que
fazem parte da manutenção do feixe, existem ainda as trocas de lâminas
fraturadas (quebradas). É mais econômico substituir algumas lâminas
do que o feixe inteiro se a quilometragem não é elevada. Nesta
oportunidade trocar também outros componentes desgastados
(buchas, parafuso central, braçadeiras, etc.). Se a quilometragem
for elevada para o tipo específico de uso, é mais vantajoso
trocar o feixe, porque provavelmente todo o conjunto estará
comprometido.
Exemplos de fabricação não conforme:
- Tratamento térmico inadequado das lâminas:
pode provocar cedimento (dureza baixa do aço) ou fraturas (dureza
elevada do aço que aumenta sua fragilidade).
- Lâminas com defeitos superficiais: fratura
prematura pode ocorrer a partir do defeito superficial (dobra de
laminação, batidas com martelos, pingos de solda, etc.).
- Acessórios mal fixados: porca não travadas
ou torqueadas podem danificar tanto o feixe como outros
componentes dos veículos (pneumáticos, amortecedores, suportes,
etc.).
- Acabamentos inadequados: se o acabamento é
incompleto ou ineficiente ocorrerá corrosão com efeitos
estruturais que resultarão em eventuais fraturas prematuras.
Observações importantes
É recomendável evitar operações de solda elétrica
próximo de feixes de molas pois pingos de solda ou faíscas que
atinjam a superfície das lâminas provocam pontos de fragilidade.
Eventuais fraturas de lâminas tem início justamente nestes pontos
quando em uso no veículo.
Nunca utilizar o feixe de molas no veículo para
aterrar o cabo de retorno do equipamento de solda elétrica. No
contato da presilha do cabo com a mola pode ocorrer micro-fusões.
Cria-se um ponto frágil onde terá início uma fratura de lâmina
quando em uso no veículo.
Quando substituir molas, lâminas ou acessórios?
Este componentes devem ser substituídos quando
ocorrer uma ou mais situações a seguir:
- Quebra de lâminas.
- Perda de braçadeiras / parafusos / porcas /
espaçadores.
- Jogo excessivo das buchas dos olhetes.
- Corrosão excessiva de componentes.
- Lâminas com início de trincas.
- Cedimento do feixe (perda de altura).
- Espaçador de plástico deteriorado entre lâminas.
- Espigão quebrado (parafuso central).
Verificações adicionais:
- Verificar batentes do eixo e substituí-los
se necessário. Sua deterioração afeta o desempenho do feixe de
molas.
- Verificar sapatas de apoio do feixe de molas
e substituí-lo se necessário. A deterioração destas sapatas
afeta o desempenho do feixe de molas.
- Verificar o estado dos grampos de fixação
dos feixes de molas ao eixo. Se o torque de fixação destes
grampos é frequentemente reduzido (perda de torque) significa que
os grampos estão esticando o que os torna inadequados para uso.
Provavelmente são grampos fabricados com materiais inadequados
e/ou tratamento térmico inexistente. Grampos que perdem torque
facilmente (com pouca quilometragem) provocam fraturas no centro
do feixe de molas, bem no furo central de cada lâmina. O feixe de
molas não pode trabalhar solto nesta área de fixação dos
grampos.
- Verificar eventuais contatos entre parafusos
/ porcas das braçadeiras e os pneumáticos do veículo. Inverter
o parafuso se necessário.
- Verificar se após o serviço executado em um
feixe de molas são provocadas diferenças de altura entre os
lados esquerdo e direito do veículo no eixo dianteiro ou traseiro
/ traseiros. É possível que o feixe do lado oposto tenha cedido
(perdido altura sob carga) ou até seja diferente (com mais ou
menos lâminas de espessuras diferentes), devido a manutenção ou
serviços anteriores.
Identificação de feixes de molas / lâminas
Os feixes de molas e lâminas são identificados
com algarismos e letras pintados em amarelo sobre a pintura preta, típica
para reposição.
Identificação de feixes (exemplos):
- MRB 647: Feixe original Mercedes Benz Ônibus
Traseiro 1994 em diante (9 lâminas)
- MRB 647-A: com lâminas grossas com 1 reforço
(10 lâminas)
- MRB 647-B: com lâminas finas (11 lâminas)
- MRB 647-C: com lâminas finas com 1 reforço
(12 lâminas)
Acima são representadas, portanto, 3 opções para
o feixe original que também é disponível.
Identificação de lâminas (exemplos) para os
mesmos feixes acima:
- MRB 647/1BB: 1ª lâmina com bucha de bronze.
- MRB 647/1BL: 1ª lâmina com bucha latonada.
- MRB 647/2V: 2ª lâmina com virada original.
- MRB 647/6: 6ª lâmina - laminada chanfrada
com canaleta.
- MRB 647/1RF: reforço - laminada com canaleta.
- MRB 647/10 fina: 10ª lâmina - laminada
chanfrada com canaleta.
Este tipo de identificação é utilizado no Catálogo
de Aplicação - Feixe de Molas.
Este catálogo é dividido por montadoras a
saber: Mercedes Benz, Scania, Volvo, Volkswagen, Ford.
Neste catálogo são mostradas as dimensões
principais de lâminas, peso, nome, código Cindumel e aplicação de
produto.
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